由于最新的數據開始支持以市場需求為基礎的能源解決方案,新科技的出現和制造成本的降低為氫能源的宣傳提供了新的論點。這將會是清潔能源革命的轉折點么?來自安思卓的Samuel Sterling為這一古老的理論提出了新的看法。
人們正在不斷對氫氣的應用進行創新,與此同時,氫氣正在為人類解決不斷演變的能源問題。氫氣還有一些非能源類的應用,包括工業產品,食品包裝,銨肥產品,其中銨肥的主要成分就是氫,據統計,到2011年銨肥的生產值已達到1.6億噸。盡管市場對氫的需求在很大程度上受到了化肥業和制造業的推動,新能源領域對于氫的需求正在逐步攀升。
德國和加拿大的發電廠(分別使用風能和天然氣) 如今正在使用先進的制氫技術進行補能,這些新技術可以使他們的供電系統更加穩定,同時他們可以儲存多余的氫氣,并通過內燃機或燃料電池將其轉化為電力,以此來節省成本。
供需平衡的舉措
對于天然氣發電廠來說,發電機的啟動成本很高,包括啟動所需的燃料量,以及達到發電速度所需的時間。為了使成本降到最低,發電廠經常會不間斷地運行機器,而無法顧及實際對能源的需求,久而久之,發電廠會產生許多多余的電量,即產生了浪費,又收不回成本。
風力發電廠也面臨著同樣的問題,但是與天然氣不同,風能是免費的。即使是這樣,風能發電廠運營商的經濟狀況同樣令人擔憂。風力發電往往是在沒有電力需求的情況下產生的,即所謂的非高峰期,所以即使這些能源的成本再低,這些新能源都是沒有實際使用意義的,當然也是沒有報酬的。
為了節約成本,提高利潤,結合氫能源技術是最簡單方式。將多余的電力轉化為氫能,然后在需要的時候進行使用,既能減少浪費,又能擴大收益。
在過去的兩年里,人們對氫能源的關注與日俱增,而目前,已經出現了可以減少碳排放,節約成本的氫能源操作工廠。
氫能載體
首先需要明確的是氫能載體并不是傳統意義上的能量來源,因為他們本身并不能產生能量,他們需要經過催化和氧化反應來釋放所蘊含的能量,通常這種反應都是在燃料電池中進行的。
氫這一物質并不單獨存在于世上,就像石油,燃煤,太陽光等等。他必須通過電解等手段來獲得,比如電解水,或者調整天然氣結構(其中含有氫)。前者的能量來源通常是化石燃料,而后者更是直接來源于化石燃料,就此看來,氫終究不是一種清潔能源。氫能源的副產物只有水,但是氫的制造過程需要高碳排放的燃料,那么為什么我們還是要將氫能源歸類于清潔能源呢?
因為,就像盒子中有許多顏色的蠟筆一樣,這個世界上的許多能源都不是化石燃料。事實上,人們已經創造了可以通過清潔能源來驅動的電解槽,與此同時,正在開展著更多將清潔能源和氫氣相結合的項目。
推動風能市場
在任何行業領域中,補氫系統的好處都遠遠大于風能。稅收的減免,財政的補貼都在鼓勵開發商,運營商等等去探索可以提高當前的/發展中的風能項目利用率的新途徑。在風能行業,人人都明白并害怕“縮減”這一概念,既公用事業公司或其他電力購買者強制關閉可再生能源基礎設施。
當電網的電力供應超出負荷時,就會發生斷電,同時輸電系統無法接受風電廠的電力供應。因此當“縮減”發生時,風力渦輪機和太陽能電池板將處于閑置狀態,即使有風能或太陽能資源可以收集,也無法為電網提供能量。這就意味著,在“縮減”期間,可再生能源運營商是沒有收入的。在德克薩斯州和俄克拉荷馬州,“縮減”的發生率為50%。
輔助儲氫系統為風電廠運營商提供了以下問題的解決方案:
o 縮減
o 在非高峰時段產能
o 間歇性能源供應
氫能是一種可分派式的能源,其應用包括:
o 電力
o 燃料
o 肥料
o 電廠冷卻劑
o 商業產品
《電力采購協定》 (PPAs) 中對于關稅價格差異的規定,以及氫技術的很多內在特性使得氫能源成為首選的儲存能源。
電力生產商可以將“縮減”/非高峰時間段產生的能量轉化為氫氣,并在高峰時期將這些能量以更高的價值返還給輸電網。隨著燃料電池汽車的不斷發展,風力發電廠可以將他們在非高峰時期產生的電力作為一種有價值的運輸燃料進行出售。
此外,由于許多風電廠都位于農田附近,他們可以生產極有價值的肥料,只需少量的前期投資。氫能作為一種極其有價值的能量來源,正在逐漸向人們展示他所蘊含的技術優勢。
其他優勢
從商業角度來講,氫能源的發展多年來都處于停滯不前的狀態,由于其技術成本高,在商業和政治領域并沒有引起太大的關注。時至今日,大量的技術創新活動,以及獨特的新型商業形式的出現,為實現氫與可再生能源的結合使用提供了強有力的支持。
位于美國麻省的安思卓公司已經與多個國家實驗室,行業巨頭,以及大學進行合作,專注于創造嶄新的,可用于間接性能源的電解產品。同時,該公司在燃料電池設計領域也取得了很大的成就。目前,安思卓公司正在開展兆瓦級燃料電池的商業/公共事業用途研究。
為了解決碳排放所帶來的一系列負面問題,人們提出了“氫經濟”的概念。現代社會對氫經濟的興趣可追溯到1970年,在同年,密歇根大學的勞倫斯·w·瓊斯發表了一份有關于氫經濟的技術報告。在當代的碳氫化合物經濟中,石油是交通的主要驅動力。碳氫燃料的燃燒使用會釋放出二氧化碳和其他污染物。在全世界范圍內,碳氫化合物資源的供應是有限的,與此同時,對碳氫燃料的需求正在增加,尤其是像中國、印度等發展中國家。氫經濟的支持者認為,氫氣是一種更為環保的能源,尤其是在交通運輸方面,因為他的使用不會產生二氧化碳或者其他顆粒狀的污染物。
化石燃料的消耗占據著世界范圍內燃料消耗的80%以上,尤其是在交通運輸方面,極其的依賴石油資源,使得石油儲備不斷減少。新經濟體的出現使得能源的需求不斷攀升,有專家估算,在2009年到2030年間,全球能源需求量將會增長50%以上,石油產量將會在2020到2030年間達到峰值。
化石燃料的燃燒會產生二氧化碳,這種溫室氣體是全球變暖的主要原因。因此,開發可替代的新能源是非常有必要的。同時,為了方便運輸,該能源必須便于儲存。
氫能源,不源自于石油,可以與燃料電池相結合,是一種可替代化石燃料的新能源。他有多種來源:天然氣,生物質,水和電。他容易以液體或氣體的形式進行儲存,在便于儲存的同時,也便于進行填補。
在燃料電池中,氫能源與空氣中的氧結合產生電力,并生成副產物——水。這是一種極為理想的燃料,可為裝有電動引擎的汽車提供動力, 該種引擎可自行發電,且不會污染環境。

