在應(yīng)對(duì)氣候變化和能源經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換的大背景下，從化石能源逐漸向可再生能源過渡已經(jīng)成為人們的共識(shí)。作為一種合適的替代能源，氫能無疑具備了諸多良好條件。在開發(fā)氫能的過程中，德國再次先聲奪人。

    德國最近宣布，計(jì)劃將加氫站的數(shù)量從今年年底的50個(gè)增加到400個(gè)。這意味著，德國將成為世界上第一個(gè)建成加氫站網(wǎng)絡(luò)的國家。德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署的能源市場專家施濤畢茨稱，德國的一些研究機(jī)構(gòu)正在加強(qiáng)對(duì)氫燃料電池的研究工作。他預(yù)計(jì)，德國在不久的將來會(huì)成為世界氫技術(shù)的引領(lǐng)者。

新能源不能“靠天吃飯”

    近年來，在諸多包括氫能、生物能、潮汐能、風(fēng)能和太陽能等在內(nèi)的新能源技術(shù)和產(chǎn)品中，氫能被寄予厚望并受到熱捧。

    施濤畢茨對(duì)記者談到，根據(jù)歐盟的“能源行動(dòng)計(jì)劃”，到2020年歐盟的能源和氣候變化目標(biāo)是“三個(gè)20%”——溫室氣體排放減少20%，能源利用的效率提高20%，可再生能源占能源總量的20%。氫能和燃料電池的發(fā)展將推動(dòng)可再生能源的使用。

    據(jù)這位專家介紹，在氫能和燃料電池技術(shù)上，德國在歐洲處于領(lǐng)先地位。早在2007年，德國政府就出臺(tái)了“氫和燃料電池技術(shù)”（NIP）國家創(chuàng)新計(jì)劃。根據(jù)該計(jì)劃，政府投入了大量資金支持氫能與燃料電池技術(shù)的研發(fā)。同時(shí)，在政府資助下，德國建立了國家氫能與燃料電池組織（NOW）。該組織專門負(fù)責(zé)NIP計(jì)劃的實(shí)施。人們預(yù)計(jì)，在不久的將來，氫能有望成為最具經(jīng)濟(jì)、安全、可持續(xù)等特點(diǎn)的新能源系統(tǒng)。

    自從德國政府決定退出核能、實(shí)施能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略以來，德國出現(xiàn)了能源價(jià)格上漲、供電穩(wěn)定性下降的問題。風(fēng)能、太陽能雖然環(huán)保，但受天氣影響較大，需要“靠天吃飯”，缺點(diǎn)明顯。高峰時(shí)，發(fā)電量過大，不僅造成浪費(fèi)還會(huì)給電網(wǎng)帶來負(fù)擔(dān)；低谷時(shí)，發(fā)電量不足，又難以保障基本供給。

    施濤畢茨強(qiáng)調(diào)說，德國北部風(fēng)能豐富，如果不將這些風(fēng)力過剩時(shí)所產(chǎn)生的電力儲(chǔ)存起來，就形成了資源的浪費(fèi)。根據(jù)德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署預(yù)測(cè)，從2030年開始，德國每小時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量過剩能源，并逐年遞增。

氫能存儲(chǔ)的技術(shù)攻關(guān)

    德國西門子公司早就開始研發(fā)氫能蓄電裝置，用以儲(chǔ)存風(fēng)電場生產(chǎn)的過剩電能。德國能源巨頭E.ON研發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)入普通家庭。它們力圖將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為“綠色氫能”，并著手測(cè)試如何最好地在天然氣網(wǎng)中存儲(chǔ)這些綠色能量。

    施濤畢茨舉例說，德國勃蘭登堡州不久前建成了世界上第一座用氫能源作為電力存儲(chǔ)中介的混合能源試點(diǎn)電站。該電站產(chǎn)生的電力可以直接接入電力輸送網(wǎng)，其發(fā)電時(shí)間和發(fā)電量都是可控的。勃蘭登堡州這一“化電為氫”的嘗試，為電力的本地化存儲(chǔ)提供了一種新選擇。輸送電網(wǎng)擴(kuò)建和電力存儲(chǔ)一直是推進(jìn)可再生能源發(fā)展的瓶頸。這一電站的設(shè)計(jì)解決了這一問題，其最大的優(yōu)勢(shì)就是可以長久地儲(chǔ)存電能。

    將水分離為氫和氧是個(gè)老概念。但是，將電網(wǎng)和天然氣的儲(chǔ)存網(wǎng)絡(luò)連接在一起，這可是個(gè)新想法。德國的這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)能夠高效地將當(dāng)?shù)剡^剩的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為清潔的氫能。而這一氫能又可利用德國現(xiàn)有的天然氣設(shè)施進(jìn)行長期儲(chǔ)存，在需要時(shí)，重新轉(zhuǎn)化為電能。這在整體上顯著提高了可再生能源的利用率。

    如果實(shí)現(xiàn)了可再生能源的儲(chǔ)存，那么德國要實(shí)現(xiàn)它雄心勃勃的目標(biāo)——2020年三分之一的電力來自可再生能源，2050年達(dá)到八成，就不再是什么天方夜譚了。突破能源儲(chǔ)存這一大難題，標(biāo)志著一個(gè)嶄新的可再生能源時(shí)代即將到來。

氫燃料電池車時(shí)代何時(shí)到來

    20世紀(jì)70年代，美國首先將燃料電池用于航天。21世紀(jì)初，世界各著名汽車公司都相繼投入較多的人力和物力，進(jìn)行燃料電池電動(dòng)汽車的研究。燃料電池電動(dòng)汽車是利用氫氣等燃料和空氣中的氧在催化劑的作用下變?yōu)殡娔懿⒆鳛橹饕獎(jiǎng)恿υ打?qū)動(dòng)的汽車。

    20世紀(jì)80年代，德國寶馬公司率先研發(fā)氫能汽車模型，開此行業(yè)之先河。戴姆勒—奔馳公司在1994年宣布，第一輛輕型燃料電池小貨車——NECAR1問世。2002年，該企業(yè)又推出了氫燃料電池版A級(jí)車。2010年，它推出氫燃料電池提升版B級(jí)車，并進(jìn)行大規(guī)模公路測(cè)試。2014年洛杉磯車展期間，德國的奧迪和大眾兩家汽車公司在燃料電池領(lǐng)域集中發(fā)力，一共展出了三款氫燃料電池車——奧迪、高爾夫和帕薩特版的混合動(dòng)力燃料電池汽車。

    聯(lián)邦外貿(mào)與投資署汽車工業(yè)專家畢桐圖談道，燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)研發(fā)費(fèi)用高、難度大、涉及范圍廣泛、風(fēng)險(xiǎn)大，僅靠一家之力很難較快地實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。因此出現(xiàn)了跨國、跨地域、跨行業(yè)的企業(yè)集團(tuán)進(jìn)行聯(lián)合研發(fā)的局面。各大公司在競爭的同時(shí)，也在一定程度上進(jìn)行合作。戴姆勒—奔馳已于2013年與福特、雷諾—日產(chǎn)宣布成立燃料電池聯(lián)盟。2014年12月，寶馬亦與豐田公司宣布聯(lián)合研發(fā)燃料電池。德國國家氫能與燃料電池組織總裁波霍夫表示，氫能和燃料電池技術(shù)蓄勢(shì)待發(fā)。在這一過程中，可再生能源以氫的形式得以儲(chǔ)存的技術(shù)發(fā)揮了核心作用。

    自2007年德國明確支持氫能與燃料電池技術(shù)發(fā)展以來，德國從氫能研究到其產(chǎn)業(yè)化過程都得到了提速。德國的一些重要科研機(jī)構(gòu)均圍繞該領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。據(jù)畢桐圖介紹，卡爾斯魯爾技術(shù)研究院目前就負(fù)責(zé)一項(xiàng)相關(guān)的重要研發(fā)項(xiàng)目。這一項(xiàng)目在歐盟科研基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃框架內(nèi)，歐盟為該項(xiàng)目提供了數(shù)百萬歐元的資金支持。巴登—符騰堡州的太陽能和氫氣研究所、德累斯頓的弗勞恩研究所等科研機(jī)構(gòu)也在從事以氫氣作為燃料的研究。德國國家氫能與燃料電池組織支持了近60個(gè)相關(guān)項(xiàng)目的落實(shí)。比如，漢堡市正在嘗試使用燃料電池公共汽車。

氫燃料電池車的“加油站”難題

    目前，德國已進(jìn)行了3.93億歐元的融資，支持氫能及燃料電池技術(shù)的發(fā)展。其中，55%的融資用于氫能生產(chǎn)和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。到2023年，德國要完全鋪開加氫站的路網(wǎng)建設(shè)。它將分布在德國整個(gè)高速公路的網(wǎng)絡(luò)中，至少每隔90公里有一個(gè)加氫站，在每個(gè)大城市內(nèi)要建有10個(gè)加氫站。

    以戴姆勒—奔馳為首的移動(dòng)聯(lián)盟計(jì)劃由各企業(yè)投資在德國境內(nèi)建設(shè)加氫站。據(jù)畢桐圖透露，以前每個(gè)加氫站的建設(shè)成本高達(dá)150萬歐元，但是隨著技術(shù)的成熟和量產(chǎn)化，今后加氫站的建設(shè)成本有望降到70萬歐元。

    幾個(gè)月前，豐田Mirai氫燃料電池車開始投放市場。這意味著燃料電池汽車已具備一定的商業(yè)化條件。盡管豐田Mirai售價(jià)高昂，但其銷售額大大超過預(yù)期。

    畢桐圖介紹，氫燃料電池車的最大優(yōu)勢(shì)在于，續(xù)航能力完全可與燃油車相媲美，一次加滿燃料可行駛500公里，滿足日常需求。此外，氫燃料電池車充電速度也很快。目前，電動(dòng)車充電最快也要一兩個(gè)小時(shí)，而氫燃料電池車一次加滿燃料只需3分鐘，這個(gè)速度已經(jīng)接近燃油車的加油時(shí)間。據(jù)資料顯示，燃料費(fèi)用也相對(duì)便宜。工業(yè)用氫氣目前每公斤的成本為1至3歐元。一公斤氫氣可以使汽車行駛一百公里以上。不過，畢桐圖認(rèn)為，雖然燃料電池車擁有諸多優(yōu)勢(shì)，但這并不意味著這種動(dòng)力一定會(huì)成為未來的主流。

    電動(dòng)車將取代傳統(tǒng)燃油車這個(gè)趨勢(shì)已經(jīng)得到越來越多人的認(rèn)可?，F(xiàn)在的問題主要是，傳統(tǒng)燃油車什么時(shí)候被取代？哪種電動(dòng)車會(huì)占主導(dǎo)地位？是純電動(dòng)車、混合動(dòng)力車，還是燃料電池車？這將取決于產(chǎn)品的價(jià)格、人們的駕駛習(xí)慣、政治家的意愿等多種因素。

    （本報(bào)駐柏林記者 柴野）