碳中和的核心技术讲的是什么?
碳中和的核心技术讲的是什么?11月23日,由中国电动汽车百人会和嘉兴市人民政府共同主办的2022中国(嘉兴)氢能产业大会在嘉兴成功召开。百余位来自氢能领域的专家学者、政府主管部门领导和示范应用企业产业代表出席了大会。本次大会以“持续优化区域产业生态 开启氢能合作新篇章”为主题,在分享全球氢能产业最新政策和技术趋势的同时,重点就加强区域氢能产业生态建设,加强产业链合作和政策协同,打造跨长三角地区氢走廊,推动嘉兴市氢能产业示范等热点问题进行了深入讨论。
澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科在大会做了以“碳中和的核心技术”为主题的演讲
主要想谈一下未来的氢,以什么样的载体被大众接受。首先一个大的形势之所以谈到氢能,就是因为今天风能、太阳能便宜了,可以制绿氢了,如果大家从煤制氢开始就没必要了。这么多年的发展,太阳能风能确实便宜了。国内前段我在一个活动上和国电投的董事长钱智民在一起,他说国电投在四川甘孜州挂出来最便宜太阳能0.148一度电,给当地政府还交3分钱的资源税;另外前段华为的三个董事长之一郭平也是我的好朋友,请我去华为讲了一个关于能源的课,我才意识到华为现在也在做太阳能,他们要在沙特建1.3GW的太阳能电站,沙特因为资本成本很便宜,第二日照时间长,甚至能做到一度电1美分,那是7分钱一度电,那就比火电还便宜,便宜很多,记住这个世界上没人喜欢火电,大家建火电因为火电是最便宜的,但是目前这两个(风电、光伏发电)已经便宜了,但再便宜的问题是太阳能在浙江大概1000小时/年,我们8760小时/年,绝大多数时候是没有太阳的,风能全中国不同城市不一样,平均也就2200小时,所以核心是在没风没太阳的时候怎么办。
储能电池靠手机小规模,靠手机、电脑、电动车没问题,但大规模储能到GW级的全世界最便宜就是抽水储电,抽水储电这个技术100年前就有了。所以我经常思考一个问题,假如一个技术研究了100年,还没法和100年前的技术竞争,可能要换赛道,100年前的科学家工程师并不傻,别人已经投了1万亿研发了,今天再给你1个亿可能成功的概率也就是万分之一,当然科技界有特殊情况。
大家之所以谈氢能,因为风能太阳能建的再多上不了网,就是弃风弃光,上不了网的电,与其弃掉不如电解水制氢,这是氢能很大的一个推动力,但是尽管抽水储电很便宜,但是不能哪都建,有水坝的地方很便宜,没有的地方就很贵。
所以现在的问题,碳中和的核心是储能,而怎么储能呢,不管储水储电,电池或者压缩空气只能储几个小时,遇到一个两个礼拜连阴怎么办,遇到整个去年夏天像俄乌战争之前,欧洲的前天然气保障,因为欧洲建了一大批风厂,去年整个夏天好几个礼拜,北半球没有风,导致东北地区拉闸限电,那你短期的储能还有一个长期储能技术,怎么长期储能,氢气可能在这方面做一些贡献。谈氢能之前先谈一下电动车。
电动车一点都不稀有,110年前纽约、伦敦、巴黎大街上跑的电动车远远多于燃油车,因为110年前以爱迪生为首的人,说未来的汽车是电动车,以伏特为代表的是说未来的汽车是燃油车,但事实证明1920年之后,燃油车碾压电动车,直到今天全世界的电动车刚超过1%的占有率,中国的比例高一点。历史为什么这样发生呢,因为电动车铅酸电池在1859年发明,早于内燃机20多年的,有的铅酸电池接电动机今天高尔夫球场的车就有了,上面加一个沙发加一个车盘,就是110年前爱迪生开的电动车,为什么10年以后,到了1920年后这些车就销声匿迹了主要原因是什么呢。
先不预测未来,谈谈当时历史发展的科学道理在后面,两个原因:首先人类选了燃油车的最大原因是,液体是人类最佳的能源载体,对于汽车、轮船这些东西燃料重点问题不是太大,但是油箱不能无穷大,这张图告诉你,假设我们油箱全是1立方米,不同的能源能跑多少公里,氢气每立方米是最小的,只有3.2千瓦时,每公斤氢是最大的,但每立方米是最小的,所以要增加能量密度,必须把压力加高,这就是郑院士解决的问题,天然气只有10千瓦时/千米,铅酸电池1859年发明,人类花了上百年历史、上万亿的研发经费,今天最好的电池包括比亚迪的刀片电池,每立方米也就是300-500千瓦时,怎么算这个体积。而液体是多少,拿太阳能、风能制的绿色甲醇,是4300,汽油是8600,柴油是9600。
电池研究了100多年,现在离液体能源的零头都不到,300和8600的问题。第二人类为什么选液体做了能源的载体,因为液体路上可以管路输送、海上可以非常便宜的跨海输送,我2016年从北京,原来我回国筹建国家能源集团北京低碳研究院,因为当时不喜欢北京的雾霾,2016年我就到南科大,2016年5月1日到深圳,10月17日南科大氢能研究院成立,我当院长,我当时请的中国国际能源界的三个好朋友。一个是美国能源部长朱棣文、当时中国工程院主管能源的副院长谢克昌院士、还有中国科学院主管能源的副院长李金海院士,当时我们搞了能源论坛,上午三个大佬给了演讲,中午他们走了之后,下午我们有一个小型座谈会。我在会上开玩笑问大家,因为那次很长一段时间深圳的加油费是7块钱/升,,我说我们校门口的加油站,加的油7块钱/升是从休斯敦的炼油厂拉到深圳,你猜一下,这7块钱里面有多少钱是运费,有的人想从休斯敦拉国家很远,大概5块有的人一半大概3.5块当时最便宜猜到1块钱,我说7分钱不到,我一说7分钱,在场没有一个人相信,我说不着急30秒你就理解,为什么7分钱。一旦转成液体,在休斯敦装船的时候,管子一接,就流到船里面了,不要人工,一旦转成液体,到了盐田港,管子一接,上面有一个大罐,泵一打不要人工的,炉上耗的就是船的油钱和折旧费,一条大船是30万吨,按汽油的比重是4亿升,4亿升如果1升一毛钱就是4000万,我跑一趟油钱根本用不了4000万,这个也是为什么人类有石油就那么几个地方,但世界任何一个角落都可以开车的最根本原因,不管哪发现油田。一条管线输到最近的码头,从任何一个码头拉倒另外一个码头的液体的运输,每升超不过7分钱。
其实我们在石油公司,我1992年在美孚,石油公司我们叫两美分一加仑,这样算只有4分钱,通货膨胀再算一下,大概7分钱左右,超不过7分钱,这就是人类为什么选择液体作为能源载体的最根本原因。