能源部计划在未来五年内投资 1 亿美元,用于氢动力重型卡车的研发。
最终成果可能是开发更大、更高效且更具成本效益的电解槽,这些电解槽将使用各种技术从水中分解氢气。
其想法是建立两个大型合作伙伴关系,包括能源部国家实验室、大学和私营公司,以帮助启动美国在“氢经济”方面进展缓慢的步伐。
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这是一个以零排放能源为重点的概念,早在 1966 年就在美国开始讨论。但在过去十年中,商业化努力由日本、中国、法国和其他欧洲国家主导。
2003 年,乔治·W·布什总统试图唤醒美国对氢能源可能性的认识——氢是世界上最轻、最丰富的元素。在 2003 年 1 月的国情咨文中,他指出,使用氢气和氧气的燃料电池“产生能量,可用于驱动汽车,只产生水而不是废气”。
布什预测,“对使用氢气的新国家承诺”将意味着“今天出生的孩子驾驶的第一辆汽车可能是由氢气驱动且无污染的”。
这引起了人们的兴趣,但并没有形成国家承诺。
那个现在 17 岁的孩子,很难找到一辆燃料电池汽车,更不用说找到一个加氢气的地方了。据估计,美国有 8,000 辆燃料电池汽车。其中大多数是在日本制造的,而销售氢燃料的 50 多个加气站大多位于加利福尼亚州。
至于燃料电池卡车,“美国目前还没有产品上路,”加州伯克利劳伦斯伯克利国家实验室能源部燃料电池卡车商业化项目负责人亚当·韦伯解释说。
他估计,在未来 5 到 10 年内,道路上将会有“相当数量”的燃料电池卡车,因为越来越多的州正试图效仿加州对零排放车辆的承诺。韦伯认为,重型卡车也将有助于使燃料电池汽车在商业上更可行。
由于氢燃料比电动电池轻得多,它可以使卡车更高效,因为它们可以运输更多的货物,更快地加油并行驶更远的距离。
唯一的尾气排放物是水;这可能会使氢气卡车在禁止柴油卡车怠速的州具有吸引力。此外,韦伯在一次采访中表示,由此产生的电动卡车发动机将需要更少的维护,因为它们的运动部件比柴油发动机少。
韦伯的研究项目的目标是帮助卡车制造商制造原型,这些原型具有更耐用的燃料电池技术,可以在道路上行驶一百万英里。他预测,一个附带的好处是,美国各地将会有更多的汽车和卡车加氢站。
能源部的新方法专注于氢气看似神奇的技术,也可以弥补加利福尼亚州等州强制执行雄心勃勃的清洁能源目标所造成的差距。在加利福尼亚州,这意味着到 2036 年实现新的汽车和卡车零排放,到 2045 年实现 100% 的清洁能源。
前面还有很长的路要走。根据能源部的数据,美国目前每年生产的 1000 万吨氢气中有 95% 是通过天然气与蒸汽反应制成的。由此产生的氢气在商业上用于炼油厂制造燃料和制造用于肥料的氨。
但是氢气也可以用电解槽制造,电解槽可以使用太阳能和风能产生的电力从水中分解出氢气。
能源部打算鼓励氢气的一种商业用途是能源的产生和存储,这些能源可以通过燃料电池中的转换重新转换为电能,也可以代替天然气燃烧以发电。
这种氢气,有时被称为“绿色氢气”,可以在地下储层中储存数月——今天用于储存天然气——然后可以重新转化为电能,一些专家称之为“电力到天然气到电力”的过程。
对于主要依赖太阳能和风能来实现其清洁能源目标的加利福尼亚州来说,存储过程可能至关重要。加州理工学院的化学教授内森·刘易斯得出结论,可再生能源可能满足该州高达 80% 的电力需求。
但在此之后,风能和太阳能的可变性可能会导致他所说的能源“资源干旱”,这可能需要从外州运输电力。
“你可能会停电,”刘易斯最近在加州氢能商业委员会举行的一个论坛上解释说。“野火可能会给你带来额外的干旱,”他补充道。
他和其他专家指出,填补空白的最便宜的方法是储存绿色氢气。他说,这比购买大型锂离子电池或在全州范围内建造太阳能发电场便宜得多,也更有效。
能源部新燃料电池和氢能技术项目经理基思·维普克解释说,其目标是帮助公司制造比今天的机器更高效、更便宜、更耐用的电解槽。
其目标是使他们的“绿色”氢气比天然气制成的氢气更具竞争力。
他在一次采访中解释说,在那之后,下一步将侧重于将氢气扩展到其他用途,包括卡车燃料,并扩大储能市场。
“如果我们能让电解足够便宜,那么你就可以开始在天然气制造氢气方面进行大规模竞争,”维普克说,他指的是用可再生电力制造的氢气。
他希望,这项研究将为更大更好的电解槽提供技术,这些电解槽可以为公用事业公司以及卡车和汽车加气站供电。还将有其他运输需求。旧金山即将获得第一艘燃料电池动力渡轮,而中国和德国最近开发了燃料电池动力火车。
日本对氢气的承诺可能是最雄心勃勃的,它正在计划明年夏季举办奥运会,届时运动员将乘坐燃料电池公共汽车出行,并居住在燃料电池供电的村庄里。其中一些能源可能来自澳大利亚,那里的公司正在计划出口新的绿色氢气,这些氢气是由其充足的阳光制成的,以帮助为日本供电。
对于某些人来说,这一切可能仍然听起来很梦幻,或者对于另一些人来说,这听起来像是在粉饰环保,但能源部指出,经过六十年的讨论,“氢经济”可能最终有足够的能量在美国起飞。
根据能源部的数据,目前绿色氢气的价格在每公斤 5 美元到 6 美元之间。目标不是发明奇异的新技术,而是推动现有技术,希望将其价格降至每公斤 2 美元。
绿色氢气在美国能源行业仍然是轻量级的,但它有可能成为强大的推动者。根据能源部的数据,1 公斤氢气提供的能量相当于 1 加仑汽油提供的能量。
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