埃隆马斯克拒绝将氢用于低碳储能是对还是错？

背景是从化石能源向可再生能源过渡。 其中一个关键方面是通过汽油或柴油车辆进行运输，并将其过渡到由电池或氢驱动的电动机。 化石燃料行业应该关注可持续运输的效率和成本，因为这将决定转型的速度，这可能会影响石油产量的下降，甚至可能影响石油和天然气行业本身。

埃隆马斯克知道电池。 他制造了它们：在一个书挡上推动汽车和卡车，在另一个书挡上为数百个家庭和商业企业存储和稳定电力的电网规模庞然大物。

上周，12 年 2022 月 XNUMX 日， 麝香说 氢“是我能想象到的最愚蠢的储能方式。” 这不是第一次，因为马斯克在过去几年也发表过类似的负面评论。 几年前，马斯克告诉记者，氢燃料电池“非常愚蠢”。

愚蠢的储氢评论是一个笼统的声明。 马斯克指的是电网规模的电力存储吗？ 或者存储在电动汽车中——如汽车、卡车和公共汽车？ 或两者？

让我们更深入地了解氢能的应用及其在储存电力中的作用，而不是电池。

电网规模的氢气储存。

乍一看，马斯克似乎在谈论电网规模的电力存储，因为他谈到了储氢所需的巨大液态或气态氢燃料罐。 另一份报告 支持这一点。

但不要忘记特斯拉的大电池
TSLA
网格规模的构建也很大。 当时， 世界上最大的大电池 由特斯拉于 2017 年在澳大利亚霍恩斯代尔建造，用于存储 100 兆瓦 (MW) 的电力。 2020 年，它升级到 150 兆瓦。

电池储存和稳定来自风电场的电力，使南澳大利亚的电力几乎无碳。 该电池可为8,000间房屋供电24小时或为30,000多间房屋供电一小时。

但马斯克可能一直在谈论氢作为汽车和卡车的动力来源……

用于汽车和卡车电动汽车的氢能。

迄今为止，电动汽车最常见的动力来源是储存在电池中的电力。

但电力可以来自化学燃料电池，其中氢气与氧气在类似电池的电池中发生反应，产生电力和水。 存在许多不同类型的燃料电池。 但是氢气是易燃的，会引起火灾或爆炸。 燃料电池可能很危险，尤其是在电动汽车坠毁的情况下。

氢燃料电池具有一定的优势：（1）比锂离子电池更大的能量存储密度，（2）更大的续航里程，（3）更轻，占用更少的空间，以及（4）更短的充电时间。

在今年 1 月 XNUMX 日的一条令人费解的推特评论中， 马斯克宣布 他将介绍使用氢燃料电池的特斯拉汽车。 这似乎是一个聪明的愚人节玩笑。

电动汽车电池与氢燃料电池的基本优缺点 已记录在案. 这是一个总结：

“现代汽车电池可以为每公斤锂离子存储 250 瓦时的能量。 与此同时，一公斤氢气每公斤有 33,200 瓦时。 不，这不是一个错误。 是的，氢气的能量密度是锂离子电池的 100 多倍。”

“电池驱动的电动汽车非常高效。 根据型号的不同，它们可以拥有大约 70% 到 80% 的油井到车轮效率。 相比之下，以氢燃料电池为动力的电动汽车 (FCEV) 非常简约，总效率约为 30% 至 35%……事实上，将电力转化为氢然后再将其转化回来是不可能的。就像直接给电池供电一样高效。”

根据这份报告，较短的加氢时间是氢燃料电池节省的原因。 目前的充电站需要大约 6 小时来为 500 英里范围的电池驱动半挂车加油。 但丰田和肯沃斯已经有了可以在 15 分钟内加满燃料的氢气半挂车。 这是零碳长途货运的游戏规则改变者。

Hyzon 的氢气卡车。

尽管锂离子电池是乘用车和其他轻型电动汽车的商业市场，但氢能正在测试用于具有更轻推进系统的长途运输。

Hyzon Motors 是一家位于纽约州罗彻斯特的公司， 开发燃料电池并制造卡车. 经过20年的研究，Hyzon提出了世界上功率最高、重量轻约一半、价格便宜一半的燃料电池电堆。

预计到 2022 年，试点卡车将上路。对于最小的卡车，5 个氢气瓶可以存放在一个机架上。 第二个版本设计用于容纳 10 个氢气瓶，以便长途旅行。

对氢燃料的其他需求。

在从化石能源向可再生能源的过渡过程中，存在所谓的难以削弱的部门，这些部门不能轻易实现电气化以使用绿色电力。

与长途卡车、飞机和轮船一样，电池太大或太重而无法携带。 氢气所含的能量约为每公斤柴油或汽油的三倍。

工业燃煤炉太热或太贵，无法用绿色电力加热。 代替煤炭、石油或天然气，氢气可以作为燃料提供高炉所需的大量热量 打造绿色钢铁. 瑞典钢铁制造商 SSAB AB 正在与沃尔沃汽车合作开发无化石钢。 沃尔沃将成为第一家在概念车中测试和使用绿色钢材的汽车公司。 绿色钢的商业生产计划于 2026 年开始。

绿色与蓝色氢.

绿色氢气是通过电解水制成的，但效率低下。 根据马斯克的说法，所需的能量——理想情况下应该是绿色的电力加上压缩和液化氢的能量——是惊人的。

蓝色氢气是由甲烷气体制成的另一种形式。 今天生产的氢气中有 99% 是蓝色氢气，因为它比绿色氢气便宜得多。 但当作为燃料或能源储存的无碳解决方案提供时，这是一个错误的前提。

在制造蓝色氢气的过程中使用甲烷气体作为原料。 甲烷来自气井或油井的钻探和压裂，井和管道中的气体燃烧和甲烷泄漏会显着加剧全球变暖。 因此，一种碳酸化的化石能源用于从能源中生产无碳氢。

但它并非完全不含碳，因为甲烷的化学分解会产生氢气和副产品二氧化碳，二氧化碳本身就是必须处理的主要温室气体 (GHG)。

在这两个负面因素之间是一种无碳燃料，燃烧只产生水。 例如，可以改进该过程的一种方法是从沼气源（例如垃圾填埋场或牛粪）中获取甲烷原料。

氢气是便携式的.

国际能源署（IEA） 指出另一个优势 的储氢。 它像液体一样紧凑，可以小心地长距离运输。 例如，澳大利亚等拥有大量太阳能和风能可再生能源的国家可以通过电解生产氢气，并通过油轮将其运输到东南亚能源匮乏的城市。

新墨西哥州的氢气生产

BayoTech 是一家 实际生产氢燃料 在新墨西哥州。 BayoGas Hub 声称拥有一种更小、更高效的发电机，与向化学制造商和炼油厂输送氢气的大型集中式工厂相比，它使氢气更便宜、碳足迹更低。

原料可以是清洁的天然气或其他可再生的沼气源，它们可以产生碳负的氢气。

2022 年，美国将部署三个氢中心，并计划将网络扩展到英国和全球。 BayoTech 网络中的每个氢气中心每天生产 1-5 吨氢气。 氢气通过携带气瓶的高压运输拖车在当地运输。

对于他们的公共交通计划，伊利诺伊州的厄巴纳市香槟市拥有不断增长的混合动力和氢燃料电池电动巴士车队。 该市于 2021 年部署了两辆氢燃料电池公交车。

在现场氢气发生器完成之前。 BayoTech 被要求提供 便携式氢气 在高压运输卡车中，为燃料电池充电，以便员工可以测试公共汽车。

根据 BayoTech 的说法，氢燃料电池巴士的性能与传统的柴油巴士一样，但尾气排放量为零。 与电池驱动的电动机相比，其优势包括 300 英里的续航里程、仅需 10 分钟的加油时间，以及最多可容纳 100 辆公共汽车的加油站。

值得注意的是，8 年的《基础设施法案》指定了一大笔资金（2021 亿美元）用于建立清洁 氢枢纽，至少有四个，遍布美国。

BP 在英国提赛德的氢愿景.

2020 年，bp 将自身重塑为一家综合性公司，正如其《2020 年能源展望》中所总结的那样。

他们最新的可再生能源项目是提赛德氢能，指的是英格兰东北海岸的一个工业中心。

愿景是为提赛德 成为航空、航运和重型卡车运输的主要氢燃料枢纽——所有这些领域都难以使用电池供电。 但这一概念还将包括为水泥和钢铁制造等难以减弱的行业提供电力。

原计划，称为 H2Teesside，用于生成 蓝氢 通过分解甲烷，CH4，而 CO2 的副产物将被捕获并通过称为 CCS 的过程掩埋在海洋之下。

最近添加的 HyGreen 将水电解成 绿色氢 和氧气。 如果使用的话，由于电解和清洁电力的成本，这将更加昂贵。

BP有 签署谅解 与戴
戴
mler Truck 在英国启动燃料电池氢卡车所需的基础设施。

bp 的 Teesside 项目符合英国政府的目标。 HyGreen 和 H2Teesside 加起来可以产生 1.5 吉瓦的氢气产量，并实现政府到 30 年 5 吉瓦目标的 2030%。

外卖。

有两大负面因素阻碍了蓝氢的好处，并留下了显着的碳足迹。 绿氢现在太贵了。

根据 Rystad能源，现在价格昂贵的负担得起且更环保的氢燃料产业将太少太晚。 到 2050 年，只有 7% 的全球能源将是氢能源，为航空、航运、金属和化学工厂提供燃料的利基行业提供服务。

尽管 Rystad 对氢的未来预测有限，并且 Elon Musk 谴责氢作为能源储存，但氢似乎将在能源储存中发挥积极作用。

小型和大型氢项目正处于规划阶段或已经投入运营，进一步的创新将巩固氢作为低碳未来利基组成部分的价值。