氫經濟泰斗的重慶緣
重慶面臨的能源緊缺和環境污染等問題,可望得到世界級“氫經濟”泰斗級專家的支持而率先予以解決。
這個專家是生于重慶的蔣庭儀女士,和楊振寧同學,曾就職于美國橡樹嶺國家實驗室、師從“氫彈之父”愛德華.特勒。12月19日,出于對家鄉的熱愛,她來到重慶訪問和考察,同時為直轄市帶來了一份厚禮——愿意在清潔能源汽車和環境保護等方面為重慶提供幫助和支持,并希望重慶方面與她和她的公司有實質性的合作。
氫經濟是一個極大的新的綠色經濟增長點。重慶相關職能部門已經感覺到了蔣庭儀來訪的重要意義,“我們可以近水樓臺先得月地在人才和科技引進、技術和經濟合作或招商引資等方面得到蔣庭儀女士及其公司的實質性支持和幫助。” 市政府參事室負責人說,“這對重慶是一個很好的機會。”
12月21日上午,重慶市科委主任會見了蔣庭儀女士,與她晤談科技合作等事宜,蔣庭儀同時對重慶大學列入重慶市重點科技項目的燃料電池等清潔能源項目進行考察,對與重慶的合作表現出了極大的興趣。
“從上世紀70年代美國通用汽車公司提出氫經濟概念至今,新能源發展已經艱難走過近半個世紀,但目前尚無法全面投入應用。除了技術上存在天然屏障,在1980年代因為世界能源危機得以暫時解決,在各種利益集團的意志左右下,氫經濟發展出了停頓,客觀上阻礙了人類前進的步伐…… ” 12月20日,老太太在接受信報記者采訪時,道出了“氫經濟”發展始末。
新能源:
石油替代品
實際上,現在多數人都對“氫經濟”有所了解,因為這一概念的提出并非新鮮事物。
“氫經濟”的實際含義,就是指以純氫做燃料的能源經濟。最初提出這一概念正值全球能源危機,從當時的國際態勢來看,由于中東地區民族解放運動的興起,使得包括美國、英國等西方發達國家的主要能源——石油的獲取,產生了極大的困難。在此情況下急需一種石油的替代品。“而氫是宇宙間最多的元素,同時純氫的效率與石油相比高出許多,更重要的是比石油價格低廉得多。”蔣庭儀博士舉出了一個很有說服力的數據,來分析純氫被選中作為替代品的原因:石油的能量轉換效率為25%,氫燃料的能量轉換效率為60%。“再加上日益嚴重的污染問題,氫燃料的優勢就非常明顯了。石油是碳氫化合物,其燃燒的實質是氫與氧的化學反應產生能量轉換。但在這一過程中,同時發生反應的還有碳元素,導致這種能源使用過程中產生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害氣體,而氫燃料最終產物是水,不會對環境帶來危害。”
二氧化碳的溫室效應與一氧化碳對人體的危害性,正在引起國際上的廣泛重視,據蔣庭儀女士介紹,目前國際組織正在研究制訂各國二氧化碳排放限制的有關規則:“我了解的內容是這個規則將按照各國人口及面積大小,設定不同的排放總量限制,當一個國家的排放總量超過限制時,就必須向低于限制的國家購買排放量的指標,而購買則意味著排放超限的國家必須支付大量外匯。”
因此,廉價、環保和高效的氫燃料被最終選定為石油的替代品。之后,美國專家曾在上世紀70年代進行過一段時期的研究開發工作。
放下歷史陳跡不提,僅僅做一種假設:倘若當時這一進程始終堅持,也許人類對石油的依賴性將會早一天改變。
但歷史往往不會隨著多數人的意愿延伸。在研究工作持續不到十年之際,隨著能源危機的解除,這一進程又出現了停頓。
“到了上世紀80年代,隨著石油勘探技術的進步,大量新油氣田的發現和開采效率的提高,全球能源危機得到了暫時緩解,氫燃料的開發進程也被暫時擱置。”
石油公司:
難言之隱
究竟為什么環保、高效的氫燃料開發會在上世紀80年代出現中斷呢?
美籍華人蔣庭儀言簡意賅地揭示了其根本所在:“美國是最先提出這一概念,并代表著國際領先水平,雖然如此,美國政府的能源政策多半操縱在石油公司的手里。而新燃料的開發,必然會帶來利益上的轉折,所以能源重點始終以石油為主。
以美國國內石油平均石油價格計算(除注明外所有貨幣單位均為美元),目前其石油價格平均為2—2.5元/加侖(1加侖=4.546升),而通過電解水方式提取的每公斤氫燃料價格幾乎與之相等。但以其效率計算,如果要滿足美國汽車能源使用的標準,即“一油箱燃料應當能夠使車輛行駛近500公里”,平均每輛汽車需加油14—15加侖,其價格總計為28—37.5元。而目前已在美國加州投入實驗的樣車,每公斤氫燃料可跑90多公里,所以如使用燃料電池(以氫燃料為動力的化學轉換裝置,其功能相當于目前的內燃引擎)裝置的量產車正式上路,則達到標準需5公斤燃料,總價最高僅為12.5元。
兩者差額巨大,即便是目前所有的石油公司將加油站全部改造為加氫站,兩種燃料近一半多的使用費差額,石油公司也不愿意接受。
另一方面,除了兩種燃料使用費用上存在利益差額之外,石油公司還需要重新投入大筆資金用于建設加氫站,蔣庭儀女士介紹說:“在通用汽車公司提出將整個城市加油站全部轉變為加氫站的想法之后,有調查公司曾就這方面所需投入進行過深入調查,最終的報告顯示,如果按照每2英里(1英里=1.609公里)建一個加氫站的標準進行,要將美國10個重點大城市覆蓋完只需20億元左右。”
但美國不止10個大城市,所以這筆費用的總量也遠超過這一數字。而且除了這兩個數字之外,意味著石油公司們平均10億元/個的煉油廠也將成為歷史遺跡,雖然記者未能查詢到美國究竟有多少座煉油廠,但至少可以相信,這三方面的數據相加,肯定是個天文數字,即使這些年以來,美國的石油巨頭們以成若干倍的利潤增長,但實力再雄厚,一旦要付出這么巨大的成本,確實需要好好思量才行。
汽車公司:
琵琶遮面
同時對氫燃料抱以“雞肋”態度的利益方還有眾多的汽車公司。雖然“氫經濟”概念最早提出來的是汽車公司,而且投入大量資金用于研發工作,但最后和石油公司一起,成了最不情愿看到石油被替換的兩個行業。
在一些專業汽車雜志上,已經不難看到有關燃料電池汽車和混合動力汽車開發進程的有關報道。但對于汽車公司來說,他們在大量投入研發和倡導新能源經濟的同時,也如同懷抱琵琶半遮面般不希望盡早將氫燃料汽車投入量產。
當然,一方面是生產成本的成倍提高問題,由于燃料電池在汽車上的應用尚處于研發階段,所以這種新動力汽車的造價也非常驚人。蔣庭儀女士說:按照美國汽車成本的計算方式,即每單位功率50元成本計算,一輛普通轎車的功率約為110千瓦時左右,其成本價格則合計為5500元。而目前的燃料電池汽車單位功率造價成本則高達2000元,一部汽車的成本總價達到了220000元,以此價格可以估計,這種汽車的銷售在一定時期內會難以被市場接受。
當然,與石油公司相對應的,汽車公司在現有內燃機車方面投入的大量資金將付之東流,同時也因為新能源應用技術在目前汽車的性能方面尚未完全達到同等水平,而這些原因,必然導致了汽車公司的極不情愿。
電力企業:
制造屏障
除了汽車產業之外,氫經濟涵蓋的行業面相當廣闊,其中受到影響的另一大行業是電力企業。
蔣庭儀女士的實際想法,是希望通過介紹,使更多的人了解未來氫能源所具備的巨大潛力,并推動能源科技的大跨步發展。因為從總趨勢上分析,能源的替代是歷史必然,而氫能源的粉墨登場,也絕非偶然。它除了高效、廉價、環保之外,另一大特色就是安全。
據介紹,1980年代的停頓之后,到1996——1997年,因美國國內一次核泄露事件及前蘇聯切爾諾貝利核電站泄露事件,使人們逐漸認識到能源的安全性問題。由于這兩個事件的推動,氫能源越過石油、核能成為新能源替代的首選。而之所以成為首選,除了汽車,還在于它在電力方面的廣闊前景。
蔣庭儀女士引導記者回憶了去年美國幾大州相繼出現的大面積停電事件。“現在美國各地都在建立區域性電網,而氫經濟的可再生能源系統,能夠很好地克服原來電力系統存在的弊病。”
之所以興建區域性電網,目的除了避免因傳輸造成的電力損耗,同時也是為了防止因局部狀況引起的大面積停電。“中央發電廠將會逐步被地區性中小型發電廠替代,而且今后不再需要聯網發電。這也是電力發展的必然趨勢,利用雨水、太陽能、風能或潮汐能等可再生資源進行氫能源發電,將可以解決因聯網發電存在的一些痼疾,同時也更加環保和持久,因為石油和煤炭都是不可再生的,而氫能源是利用可再生循環的,這當然也就避免了因能源轉換的必然環節產生的能源依賴現象。”
利益所指,則必然產生矛盾。電力企業自然不會希望短期內淘汰目前的利益格局,并為之付出大量成本進行改造。因此這些氫能源發揮最大優勢的所在,也都遇到了各種利益的糾葛,并最終導致西方國家新能源發展的人為屏障。
技術瓶頸:拿什么儲存
當然,除了人為的障礙之外。氫能源的應用同樣面臨技術上的瓶頸。
“目前最大的瓶頸就是氫燃料儲存方式的問題。”蔣庭儀所指的儲存方式主要是指氫燃料應用到汽車技術方面:“氫氣是所有元素中最輕的氣體,所以它具備體積大等特點。這都為儲存方式帶來了極大考驗。”
盡管存在技術上的難題,但蔣庭儀女士對氫能源的應用依然抱以極高的信心和熱情。從她此行的目的來看,除了探親,她還將向重慶推薦新能源的應用技術。而在到達重慶之前,她已經在海南省做過一次推廣活動,并提出希望與海南共同合作進行新技術的開發應用。所以此行她的另一身份是“美國德士古奧范尼克氫系統公司技術總裁”。
與美國相比,她認為中國更應該投入到新能源開發中來。“中國目前的能源危機問題可以通過這一技術的應用得到極大程度的緩解。與美國相比,中國沒有那么多利益沖突的包袱,而且不應該在那么多已過時的能源上投入大量經費。”
對于新能源開發的研究費用問題,蔣庭儀女士認為這方面投入并不是很高:“我們的研發工作是由石油公司和汽車公司,以及政府共同投資進行的,其花費主要用于兩個方面,即氫氣儲存和燃料電池的研發。前者的投入大約為7000萬元,后者則約2000——3000萬元左右。相比之下,一個煉油廠的投入要高出許多。”
如果再將技術應用方面所需如加氫站等方面的費用相加,也顯然不及中國為進口石油所付出的成本。“而且,氫能源所需的原料就是電和水,都可以通過再生方式循環,減少原料的依賴性,因此這種新能源才會被稱之為廉價、高效和環保。”