“氢能社会”愿景能否成真

云贺

随着技术研发领域不断取得重大进展，当初困扰各国政府有关氢能使用成本和清洁性的问题正在逐步得到解决。

2015年，日本政府提出要建设“氢能社会”，更要将2020年的东京奥运会打造成一场“氢能盛事”。究其原因，日本政府无疑是看中了氢能的诸多固有优势：来源丰富、环境友好、用途广泛、可与电能相互转换等。

实际上，美国等发达国家要发展氢能的声音一直不绝于耳。美国通用汽车公司早在1974年就提出要构建“氢经济社会”。2003年，美国时任总统小布什也曾启动过燃料电池汽车项目。然而，打造“氢能社会”并非易事，成本高、清洁性存疑等问题一度迫使该愿景化为泡影。如今，日本政府“旧事重提”的底气到底从何而来？

氢能推广为何这么难？

东京2016“环保产品·环境与能源的未来展”上拍摄的丰田公司氢能源汽车Mirai的剖面结构。

目前，日本政府正联合相关企业共同推动“氢能社会”计划，其终极目标是让氢能成为国内交通工具乃至家用设备的主要能源。

在交通领域，日本政府尤其看中了燃料电池汽车的应用潜力。日本政府希望到2020年东京奥运会举办之际，场馆间负责接送运动员和观众的摆渡车可以全部使用燃料电池。燃料电池是通过氢氧化学反应产生电能的发电装置，加注氢气是关键环节之一。为此，日本政府正联合丰田和工业燃气巨头岩谷产业公司等，计划到2020年在本国建设完成35座加氢站。

其实，日本并不是第一个倡导氢能的国家。2003年，时任美国总统小布什就在国内发起过“自由车倡议”（FreedomCAR Initiative），其重点即为资助汽车氢动力领域的研究与实践，摆脱美国能源受制于人的困境。小布什政府为此甚至不惜动用联邦政府权力阻止加州推广纯电动车的计划。

不过，氢能计划的推广并非一帆风顺。美国的“自由车倡议”曾受到过诸多批评，而在奥巴马当政时期，美国政府甚至选择了另起炉灶，逐步将重点转向其他可再生能源领域的开发和推广，氢能计划几乎搁浅。

另外，加拿大政府也曾在2010年大力推动过氢能发展，还专门为温哥华冬奥会启用了一批氢能公交车。可由于运营成本太高，这些公交车已被悄然封存。

在我国，氢燃料汽车曾在北京奥运会和上海世博会上进行了规模示范，但其后氢能应用实践便走向低迷。

总的来看，各国氢能计划触礁的原因主要源自两点：

一是成本问题。这一直是阻碍其推广使用的最大掣肘。无论是氢气的生产和储运环节，亦或是氢能相关设备建设，成本几乎都高于传统能源。特斯拉的创始人伊隆·马斯克（Elon Musk）曾在2015年举行的世界汽车业新闻大会上指出，氢气不可以直接作为燃料使用，而复杂的制氢过程则是得不偿失的选择。

此外，建设氢气储存设备也是一笔不小的开销。例如，2014年，日本对国内所有加氢站的补贴总额达到了72亿日元，约合6000万美元。

二是清洁问题。哈佛大学教授大卫·基思（David Keith）及其研究团队曾发文质疑氢能对环境的影响。大卫·基思认为，和电能一样，生產氢能也是需要能源的，而氢能的环保与否完全取决于制氢方式。

从日本政府推动氢能的路线图来看，氢能将主要依赖进口。其中一种可能性就是在澳大利亚以煤制氢，然后再将氢气运至日本。显然，这一方法虽然有利于改善日本本土的空气质量，但对于全球减排事业而言却很难产生积极作用。而在早前的2010年，加拿大政府为了在温哥华冬奥会上推广氢动力公共交通工具，决定在魁北克完成制氢工作，之后再将氢气运往温哥华供汽车使用。

无论是从澳大利亚到东京，还是从魁北克到温哥华，在长途运输过程中都难免产生二氧化碳排放量，而这无疑会抵消氢能源清洁环保的优势。此外，由于氢气必须储存在高压或低温环境下，苛刻的储氢条件也伴随着高能耗。

为未来投资

虽然美国等发达经济体的“氢能计划”曾一度频临破产，但自2014年以来，各国构建“氢能社会”的愿景却呈现出卷土重来的态势。

政府层面，日本无疑是当今全球最为积极的推动者。日本经济产业省下设的资源能源厅于2014年发布《氢能与燃料电池战略路线图》，为该领域的发展制定了“三步走”计划，并提出到2030年，日本的氢能相关产业要达到1万亿日元（约合88亿美元）的规模。

美国政府也开始从国家层面重拾十四年前的氢能计划。2015年底，美国能源局向美国国会提交了《2015年美国燃料电池和氢能技术发展报告》，肯定了未来氢能市场的发展潜力，并决定投资3000万美元用于发展先进氢能与燃料电池技术。

在我国，《中国制造2025》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等明确提出，要系统推进燃料电池汽车的研发与产业化。

从市场实践层面来看，汽车产业成为全球氢能技术应用领域的“领头羊”。2015年初，全球第一款量产的氢燃料电池汽车——丰田Mirai于日本正式上市，并于同年敲开了美国汽车市场的大门。

事实上，各国选择重启氢能计划的主要原因在于，随着技术研发领域不断取得重大进展，当初困扰各国政府有关氢能使用成本和清洁性的问题正在逐步得到解决。美国能源部燃料电池技术办公室提供的数据显示，与2006年相比，如今燃料电池的成本降低了50%以上，而电池的耐久性却翻了两番。

另一方面，制氢技术的不断更新正在改变“氢能不环保”的局面。例如，日本大阪市立大学和富士化工目前已经联合开发出利用废纸屑等垃圾、通过光合作用制氢的技术。

此外，从日本政府打造“氢能社会”的路线和经验来看，扩大产业规模、加快产品投入市场被放在了与技术攻关几乎同等重要的位置上。日本政府相信，只有通过规模化生产和尽早经受市场检验，才能不断降低相关技术成本，并培育民众对于氢能的使用习惯。例如，日本政府计划在2030年之前将国内的燃料电池汽车增加到80万辆;早在2009年，日本就通过政府为使用者提供大量补贴，将家用燃料电池系统引入市场。

更重要的是，在当前全球减排压力倍增、城市污染不断冲击人们承受底线的情况下，各国政府都将氢能视为“未来能源”。例如，美国独立智库New America的研究人员李维·蒂尔曼（Levi Tillemann）提出：谁都不能确定哪一种能源技术将会成为最佳解决方案。更何况，在目前的技术水平下，所有的可再生资源选项都并非完美。

这意味着，虽然氢能在制取和使用环节还存在种种问题，政府和企业却不能放弃对于其未来潜力的投资和不断探索。