在推迟到今年之前,东京2020年奥运会被一些人誉为“氢能奥运”,因为计划用清洁燃烧气体为大部分赛事基础设施供能。奥运村,即奥运会期间运动员的住所,计划依靠氢能运行。100辆氢燃料电池动力巴士和500辆氢动力汽车本应在场馆之间运送参赛者和工作人员。甚至标志性的奥运火炬和火盆也计划用氢动力火焰点燃。组织者和利益相关者表示,奥运会将成为日本认真旨在促进氢能利用并在2050年前实现碳中和的焦点。
但报告表明,这些最初的目标被缩减了规模,原因目前尚不清楚。“氢能项目……已按计划成功实施,及时赶上了东京2020年奥运会……。两个例外包括丰田提供的氢能巴士数量,原计划引进100辆,以及在奥运村内使用氢能为一个以上的建筑物供电,”东京2020年可持续发展高级主管有木有纪在一封发给《大众科学》的电子邮件声明中表示。*
氢能巴士计划被取消。奥运村中实际上只有一栋建筑物由氢能供电,火炬传递的部分使用了丙烷。尽管夏季奥运会对氢能的利用可能没有计划的那么广泛,但美国国家可再生能源实验室的氢能和燃料电池研究员基思·维普克表示,日本仍然认真对待其转向以氢气为基础的系统的计划。“我当然没有看到任何迹象表明日本或任何其他国家已经放弃了他们对氢能的雄心勃勃的愿望,”他说。“如果说有什么不同的话,我认为他们已经加倍投入,因为他们意识到,看看周围的环境,气候变化正在发生。而我们的行动还不够迅速。”《大众科学》与维普克谈论了奥运会及以后的氢能。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
[以下是采访的编辑稿。]
东京奥运会不得不缩减其最初的氢能计划。这很可能是COVID-19疫情的结果吗?
新冠疫情改变了一切。根据我在我们实验室以及我们合作的公司中看到的情况,不仅仅是疾病本身——还有供应链中断。您可能在新闻中听说过二手车价格上涨,因为人们买不到新车——因为新冠疫情造成了如此大的供应链中断。它的连锁反应继续对各行各业产生重大影响,其方式出乎意料,没有人能够真正为此做好准备。我认为[在东京奥运会上]他们克服新冠疫情所做的事情真的很了不起。我很高兴看到,嘿,他们确实坚持进行了一些氢能活动和特色,作为奥运会的一部分。
使用氢气作为燃料有什么好处?
氢气是认真对待[气候变化]的众多方法之一,而无需停止商业活动,无需停止车辆行驶,无需停止我们的工厂或农业。如果我们能降低成本,我们可以相对快速地将这些东西转移到氢能。氢能提供了许多柴油燃料的好处,例如快速加注燃料和长续航里程,而没有碳排放——或者说没有任何排放,只要你从清洁来源制氢。它的工作原理是通过电解:一种可以利用任何电力来源——无论是风能、太阳能、地热、水力还是核能——[并用它来分解]水成氢气和氧气的技术。
日本的清洁能源目标不仅仅是推动“氢能奥运”,对吗?
对于日本来说,他们长期以来一直在规划氢能经济——以及氢能成为其能源系统的一部分。然后,我认为,他们只是确定了一个目标,说,“我们将举办奥运会——让我们利用这一点来提高人们对我们已经计划的事情的可见性和关注度。”但他们这样做不是因为奥运会;他们这样做是因为他们没有很多自然资源,而且他们进口大量能源。大部分能源是以化石燃料的形式进口的,这会产生大量碳。氢能确实为他们提供了一个机会,可以进口零排放碳燃料,例如,来自澳大利亚的太阳能,挪威的风能或世界任何地方的能源。如果你能把它变成氢能,并可能[储存和运输到]氢能载体中,你仍然可以进口你的能源,并以碳中和的方式进行。
其他国家也在投资氢能吗?
这实际上是目前全球范围内的活动。如果你看看欧洲、韩国、中国、美国、加拿大等国家提出的计划,大多数国家都制定了相当完善的,或者至少明确声明了,希望氢能成为其能源系统一部分的愿望。我认为日本是最早开始行动的国家之一,可以追溯到10或15年前。他们以时间轴的形式列出了他们将要做的事情,从他们的燃料电池汽车示范活动开始,这与美国同时进行。欧洲和其他地方也进行了许多活动,这些活动最近可能受到了更多关注——更大规模的示范和[将]炼油厂改造为使用电解和可再生能源产生的氢气,而不是天然气。
未来几年我们将看到氢气的哪些用途?
我们仅仅处于氢能冰山一角。而可见的部分——冰山顶部——一直是轻型燃料电池汽车。但在那之下是所有其他的活动。这将更多地由商业驱动——而不是基于某人的情感,而是更多地基于商业意义。例如,重型氢燃料电池卡车将由在经济和环境方面都需要长途运输货物的需求驱动。在当地较短的路线中,电池电动18轮卡车可以做得很好,它们可以回来并缓慢充电。但是,如果你从丹佛出发走I-70号州际公路,向西进入山区,你实际上是在以6%的坡度攀登5000到6000英尺的高度。如果你拉着80000磅的货物,你不想让其中10000磅是电池。当你越过大陆分水岭时,你可能想在五到十分钟内加满燃料并继续前进,因为你要去犹他州,然后才过夜——或者在你更换司机并一直开到加利福尼亚之前。这就是氢能真正闪光的地方:更高功率、更长时间的活动,这些活动对于仅使用电池电动汽车来说是具有挑战性的——并非不可能,但具有挑战性。
接下来美国氢能的发展方向是什么?
我们还没有完成。所有其他的东西[包括通过太阳能或生物质(如作物残茬)生产氢气]都在冰山之下,仍然需要努力进一步开发。能源部长[詹妮弗·格兰霍姆]宣布了氢能“登月计划”,旨在十年内将氢气生产成本降低到每公斤1美元[每磅0.45美元]。这具有挑战性——就像成本降低80%一样。这正在加强并刺激我们在行业内的许多研究,以努力实现这一目标。如果你能获得低成本的绿色氢气,它将开启各种商业机会[例如将氢气转化为电力或建筑供热],而当你的成本为每公斤5美元[每磅2.27美元]时,这些机会是不存在的。你可以使用来自太阳能和风能的氢气,而不是来自天然气的氢气,将石油提炼成柴油和汽油。仅此一项,就能从碳的角度做出重大贡献并实现清洁。
*编者注(2021年8月2日):此段在发布后进行了更新,以包含有木有纪的评论。