潜力是如此吸引人,以至于全世界的许多政府都制定了氢的发展计划,并与私营部门一起在研发上大幅投资。在中国,预计到2060年,氢和燃料电池将在履行国家碳中立的官方承诺方面发挥重要作用,并且已经嵌入了许多经济发展计划和政策中。已经制定了100多个规范中国氢生产和使用的标准,这是扩大技术规模的先决条件。近年来,该领域的创新急剧增加,这反映在目前基于中国的专利申请的全球优势中。几个中国省政府和工业城市集群已经着手开展雄心勃勃的计划,以开发和促进运输中的氢,尤其是重型和长途运输和行业。
图5显示了所选城市中每个车辆类别的电范围;这些是基于开放实验室收集的累积旅行计算的值。请注意,此方法引入了一些不确定性。例如,数据可能在工作条件上分布不均。此外,还可以引入数值舍入错误。样品中的卡车型号似乎适合300公里以下的操作。拖车拖车通常用于货物的长途运输;一项调查显示,在中国,拖拉机拖车在2020年平均每天约300公里。7此数据集中拖拉机拖车模型的标称范围为190 km,我们发现了大约130 km至140 km之间的现实世界范围。在该范围内,如果每天两次充电,该模型将能够进行中范围的驾驶和货运。
用于区域配送和长途运输工作的样本车是典型的欧盟型式认可的牵引拖车。其总车辆重量 (GCVW) 为 40 吨,车辆整备重量为 14 吨,最大有效载荷为 26 吨。燃料电池电动车 (FCEV) 和电池电动车 (BEV) 均采用电动传动系统,综合额定功率输出为 350 kW。FCEV 配备燃料电池堆、压缩氢储罐和较小的车载电池组,以缓冲发动机峰值负荷。BEV 有一个大型车载电池组,其可用容量上限为 80%,以确保长期耐用性。确定 FCEV 和 BEV 车载能量存储的主要标准是相应车辆达到所需的运行范围,而无需中途加油或充电。
氢气是净零能耗系统的重要组成部分。它为难以电气化的行业(如重工业和长途运输)的脱碳提供了一种替代方案。通过可再生能源生产的电解氢(绿色氢)是最可持续的氢气生产技术。它允许行业与电力行业耦合,为整合不稳定的可再生能源提供额外的灵活性,并为季节性能源储存和提供充足的容量提供了一种替代方案。绿色氢目前面临的主要挑战之一是其成本高于化石燃料和其他替代低碳技术。随着技术创新提高性能、部署扩大全球规模、电解厂规模扩大以及可再生能源成本的持续下降(这是主要的成本驱动因素),预计绿色氢将在未来十年内达到与化石衍生氢的成本平价。
除了加工能力和成本外,长途运输成本也是澳大利亚偏远地区的一个重要因素。以澳大利亚的软塑料回收为例:只有新南威尔士州、维多利亚州和南澳大利亚州拥有或正在建设软塑料回收设施,而其他州如果想回收垃圾,则需要将垃圾运到这三个州。31 考虑到化石燃料的价格和温室气体排放,长途运输可能会降低回收带来的经济和环境效益。32 这也表明基础设施以及与关键基础设施地区的距离对循环经济潜力的重要性。当短期内需要大量投资(如基础设施),而收益只能在长期内实现时,实施循环经济的动力就会降低,33 虽然它可以成为推动当地解决方案的有效动力。
• 得益于技术的进步、太阳能和风能的扩张及其低碳足迹,绿色氢能使发展中国家清洁和可持续能源的未来迫在眉睫。 • 成本效益在促进绿色氢能的大规模普及方面起着至关重要的作用。 • 试点项目的成功实施将为绿色氢能的生产、储存和利用奠定基础。 • 绿色氢能发展道路应从化学原料行业开始,然后是重型和长途运输,最终是电力行业。 • 对于发展中国家,路线图最初重点关注灰氢(蓝氢),目标是到 2030 年代末发展成为氢能出口中心。这一转变将得到旨在提高绿色氢能竞争力的三阶段政策框架的支持。联合国和发达国家推动的国际合作发挥着至关重要的作用。
简单地说,绿色氢是通过使用可再生能量将水分成氢和氧气而产生的。绿色氨是由绿色氢制成的,其工艺也由可再生能源提供动力。绿色氢和氨的产生既有正面和负面的环境和社会影响。绿色氢(见表11.1)被视为全球向可持续能量和净零排放的全球温室自由能的主要载体。动量正在增长,以快速扩大绿色氢的产生,以满足IPCCC GHG减少靶标。它正在作为存储能源的一种选择(另请参阅第13章,有关其他储能选项),从具有基于氢的燃料的可再生能源可能会在长途运输(从拥有丰富能源资源的地区到数千公里远的地区)。以绿色氢的形式采用的绿色氨与绿色
实现净零排放需要的远不止提供可再生电力。我们必须使用碳强度最低的液体和气体燃料形式的可再生碳氢化合物。事实上,我们必须超越能源,在氨(NH 3 )和甲醇(CH 3 OH)等化学品生产和钢铁生产中使用可再生绿色氢气。当我们生产生物甲烷(CH 4 )或绿色氢气(H 2 )时,我们都是在可再生气体中生产可再生氢分子。我们需要这些可再生气体和可再生碳氢化合物来用于可调度电力、长期能源储存和电力应用有限的领域。这些应用(称为难以减排的领域)包括:重型长途运输(卡车、轮船和飞机);高温工业用热(食品和饮料行业、钢铁生产、玻璃生产);农业(可再生肥料,如绿色氨和生物肥料);和化学品生产(如甲醇)。
(11) 罐头制作工艺有助于为部队提供优质食品。 (12) 罐头的发明要归功于拿破仑需要为法国部队提供充足的营养。 (13) 为了解决这个问题,法国政府悬赏开发一种食品保存方法的人。 (14) 解决办法是用玻璃罐保存食物。 (15) 在将食物放入玻璃罐之前,要加热以杀死任何现有的细菌。 (16) 然后,用盖子将玻璃罐中的食品密封。 (17) 当玻璃罐中的食物冷却后,盖子会被真空密封,防止空气或新细菌进入。 (18) 这项发明为部队提供了可食用的食物,可以长途运输,并且无忧无虑地食用。 (19) 然而,这种方法有一个问题:玻璃罐容易破碎,因此军事上发明了使用金属罐。 (20) 现在,罐头食品几乎在杂货店的任何货架上都很常见。