歐洲石油巨頭殼牌公司委托的一份最新報告稱，氫氣將成為全球公路貨運的主要能源。電氣化是小型運輸車輛最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的解決方案。

這項由全球會計師事務(wù)所德勤（Deloitte）代表殼牌進(jìn)行的研究，對22個不同國家的158名公路貨運行業(yè)高管進(jìn)行了調(diào)查。在被問到的人中，70%的人將脫碳列為他們企業(yè)最關(guān)心的三個問題。

許多接受采訪的參與者說，他們預(yù)計氫在5到10年內(nèi)就可以在商業(yè)上可行。

殼牌公司部門和脫碳副總裁卡洛斯·莫雷爾（CarlosMaurer）在一份聲明中說：“我們相信，一旦實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，氫氣將可能成為重型和長程中型車實現(xiàn)凈零排放的更具成本效益和可行性的途徑，而電動汽車也將為輕型和短途中型車提供同樣的途徑。殼牌已經(jīng)開始采取措施向客戶提供這些能源解決方案，我們正在與其他公司合作，以擴(kuò)大這些努力。”

這一發(fā)現(xiàn)似乎得到了該行業(yè)企業(yè)行動的支持。歐洲主要卡車制造商已將柴油發(fā)動機(jī)淘汰的目標(biāo)日期從2050年加快到2040年。氫氣和電氣化是低碳技術(shù)的選擇。

報告說，生物燃料應(yīng)該圍繞現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施迅速商業(yè)化，但最終“不能在那些可能破壞零排放解決方案部署的地方”

生物燃料現(xiàn)在怎么辦？

所有這些都對生物燃料的長期前景提出了質(zhì)疑。菜籽油制成的生物柴油或玉米制成的乙醇等燃料一度被視為未來低碳運輸?shù)捻旤c。2011年，國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2050年，生物燃料可能占全球運輸燃料的27%。

氫甚至沒有被納入推動運輸部門可再生能源需求的主要政策。歐盟的可再生能源指令提出了到2020年可再生能源占能源總需求20%的措施。直到該政策在2018年重新制定，到2030年達(dá)到32%的目標(biāo)，氫氣才被加入。運輸燃料的目標(biāo)是到2030年達(dá)到14%。

然而，現(xiàn)在的現(xiàn)實是，生物燃料更有可能在短期內(nèi)發(fā)揮最大的作用，而對零碳燃料的長期追逐已經(jīng)過去。

伍德麥肯齊（WoodMackenzie）歐洲、中東、非洲、俄羅斯和里海地區(qū)煉油和石油產(chǎn)品團(tuán)隊的研究總監(jiān)戈登?麥克馬納斯（GordonMcManus）在接受采訪時表示：“最初有人大肆炒作，后來事情又平靜了下來，（然后）在過去18個月里，人們產(chǎn)生了巨大的興趣。”

麥克馬納斯說，由于煉油經(jīng)濟(jì)對更多傳統(tǒng)產(chǎn)品不利，加上碳減排的雄心越來越堅定，許多煉油廠已經(jīng)開始轉(zhuǎn)向生產(chǎn)生物燃料。

生物燃料的潛在原料是有限的。歐盟制定了嚴(yán)格的規(guī)定，防止超過7%的糧食作物被用作生物燃料原料，為其潛在增長設(shè)定了上限。

“生物燃料只可能供應(yīng)一部分市場，”麥克馬納斯說它們在短期內(nèi)非常好，因為它們可以與現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施和車輛互換。但你很難在全球范圍內(nèi)使用100%的生物燃料。

麥克馬納斯指出，生物燃料的前景還與兩個大宗商品市場有關(guān)：石油價格和植物油等原料的價格。

目前，常規(guī)柴油的價格約為每噸600美元，而菜籽油制備的生物柴油價格約為1000美元。麥克馬納斯說，由于煉油工藝背后的技術(shù)已經(jīng)很成熟，因此幾乎沒有更多的降低成本的空間。

他說，盡管如此，在其他運輸終端市場，生物燃料仍占據(jù)著強(qiáng)大的優(yōu)勢。生物燃料作為傳統(tǒng)海洋和使用的燃料，可以立即節(jié)省碳。他說，隨著生物燃料行業(yè)的脫碳，一家航運公司希望在今天推出一艘需要運營幾十年的船只，將被吸引轉(zhuǎn)向生物燃料，而無需進(jìn)一步投資。

麥克馬納斯說：“許多不同的行業(yè)都對這一問題感興趣。當(dāng)我們面對這些原料限制時，我們面臨的挑戰(zhàn)是，最終，我們定會解決能源危機(jī)。”

氫燃料電池在運輸業(yè)中的應(yīng)用

氫燃料可能僅在汽車領(lǐng)域引起轟動，但在重型運輸行業(yè)的未來，氫燃料被譽(yù)為未來的燃料。

盡管僅處于起步階段，但各國政府和供應(yīng)商都在致力于清潔，經(jīng)濟(jì)和安全地生產(chǎn)和分配氫，以廣泛用于氫燃料電池電動汽車（稱為FCEV）。

但是，在研究氫如何改變重型運輸行業(yè)之前，我們需要了解氫的來源，以及如何將其用于具有零排放的零排放燃料，其優(yōu)勢尚待克服。

氫從哪里來？

氫是地球上最豐富的元素，但很少以孤立的形式被發(fā)現(xiàn)。取而代之的是，它通常作為其他元素的一部分被發(fā)現(xiàn)，例如在水（H2O），碳?xì)浠衔铮ɡ缂淄椋珻H4）和其他有機(jī)物中。

因此，要分離氫，需要通過化學(xué)，太陽能驅(qū)動和生物過程將其提取。

如今，在蒸汽重整的化學(xué)過程中，天然氣產(chǎn)生的氫氣比例最高（超過95％）。

請注意，在煉油廠中，所產(chǎn)生的氫的85％用于從汽油中去除硫。

但是，最有趣的是，氫氣也可以從可再生資源中產(chǎn)生。使用沼氣，即從生物質(zhì)獲得的氣態(tài)甲烷，或使用太陽能或風(fēng)能產(chǎn)生的電能進(jìn)行電解。這將大大減少制氫產(chǎn)生的二氧化碳排放量。

正在開發(fā)這些各種技術(shù)，旨在提供較低的成本和更大的數(shù)量，以與使用天然氣的氫氣生產(chǎn)競爭。

通過蒸汽重整生產(chǎn)氫氣

蒸汽重整是高溫過程，其中蒸汽與碳?xì)浠衔锶剂希ɑ剂希┓磻?yīng)生成氫。最常見的天然氣是所用的碳?xì)淙剂希牵€有柴油，氣化煤，氣化生物質(zhì)和可再生液體燃料。

電解制氫

電解過程是利用氫分子的能量將水在電解器中分解為氧氣和氫氣的過程，以分裂水分子的鍵。

通過生物質(zhì)制氫

在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中，諸如細(xì)菌和微藻類之類的微生物分解諸如生物質(zhì)或廢水之類的有機(jī)物質(zhì)以產(chǎn)生氫。

氫燃料電池

你們中的某些人可能已經(jīng)知道，自1950年代以來，液態(tài)氫就一直被用來將火箭送入太空，但是氫燃料電池使它離家更近了。

氫燃料電池通過將氫與氧結(jié)合來發(fā)電。

來自FCEV內(nèi)建的一個或多個儲罐的氫氣與來自環(huán)境空氣的氧氣發(fā)生反應(yīng)，穿過電化學(xué)電池，產(chǎn)生電，水和熱量。

電力為電動機(jī)供電，水和熱量作為水蒸氣從排氣管中排出，是唯一的副產(chǎn)物。

不會像我們目前的汽油或柴油內(nèi)燃機(jī)那樣產(chǎn)生二氧化碳（CO2）或任何其他有害排放物。FCEV的唯一排放物是水蒸氣，因此可以將其視為零排放車輛。

從這個意義上講，燃料電池與電池驅(qū)動的汽車，電動汽車（EV）非常相似。它們都將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為電能。但是，不同之處在于，氫燃料電池永遠(yuǎn)不會像電池那樣失去電荷-它所需要的只是不斷供應(yīng)氫以產(chǎn)生電能。幸運的是，氫是世界上最豐富的元素。

氫燃料電池vs電動vs燃燒

氫燃料電池汽車的前景包括：清潔的燃料，無有害廢氣排放，具有與電動汽車相同的性能和扭矩，比電動汽車行駛里程更大，加油時間更短。

電動汽車（EV）由電動機(jī)供電，電動機(jī)從可充電電池或其他便攜式電源中汲取電流，例如FCEV，它們也是零排放的，但是，EV的行駛距離較短，加油時間更長（在這種情況下為充電）。

氫氣和電動汽車都具有零排放，但是兩者的制造過程仍會產(chǎn)生二氧化碳。

為什么氫氣不更流行用作燃料？

可以說，阻止氫燃料電池汽車普及的最常見問題是越來越多的電動汽車成為綠色優(yōu)先替代品。同比增長37％。

電動汽車正在獲得大量投資，而氫能的利用卻很少，這會產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而阻止氫成為更可行的選擇。成本仍然非常高，所需的基礎(chǔ)架構(gòu)仍然保持不變。

沒有從生產(chǎn)，運輸，基礎(chǔ)設(shè)施到氫經(jīng)濟(jì)的大量投資，氫燃料汽車的吸收就無法競爭。然后發(fā)生的情況是22事故-沒有地方給您的汽車加油，您不會購買一輛，而沒有購買一輛，就沒有理由建立加油站……

不僅如此，氫燃料汽車還存在另一個明顯的問題，但值得慶幸的是，這是可以解決的問題。生產(chǎn)燃料電池中所用氫的當(dāng)前條件。

用天然氣生產(chǎn)氫氣時，過程中仍然涉及有害排放物，增加了碳足跡并抵消了零尾氣排放所取得的進(jìn)展。

但是，如果制氫過程使用風(fēng)能和太陽能等可再生能源進(jìn)行電解，則會產(chǎn)生中性碳足跡，有害排放量將大大減少。

重型運輸中的氫燃料

盡管氫在汽車工業(yè)中尚未（尚未）起飛，但大多數(shù)制造商正在理解氫燃料在重型運輸工業(yè)中具有使商用車更環(huán)保的潛力。

如您所知，歐盟已強(qiáng)制要求從2025年起，重型車輛的二氧化碳排放量將受到嚴(yán)格限制-從2025年起，要求將其排放量減少15％，到2030年，其排放量將減少30％。

大型卡車占重型車輛二氧化碳排放總量的65-70％。

這部分歸因于拉重物所需的動力以及這些車輛可以覆蓋的距離。

因此，在這種情況下，氫燃料電池比電動汽車在經(jīng)濟(jì)上更可行，這主要是由于在給電動汽車充電的過程中，為FCEV加油所花費的時間。停工造成了金錢損失，卡車在收費時連續(xù)數(shù)小時處于停工狀態(tài)，而加油時間卻很少，這顯然是贏家。

不僅如此，卡車駕駛室中還有足夠的可用空間，氫的高能量密度使其特別適合于重型運輸車輛。

一公斤氫氣的能量密度與一加侖柴油相同。

根據(jù)《能源轉(zhuǎn)型展望報告》，預(yù)計到2050年，將有5-13％的重型貨車使用氫燃料電池供電。