氢能源及燃料电池交通解决方案白皮书系列：未来移动出行的动力源泉

总结与展望

    氢不仅是宇宙中最丰富的元素,它还是核聚变的主要元素,为太阳提供能量,是地球上所有生命的基础。它也是自第一次工业革命以来推动商业、工业和生活水平提高的所有化石燃料中的一个关键元素。此外,与化石燃料相比,氢能在移动出行应用领域还有两个关键优势。一方面氢气具有清洁性,其通过氧化释放能量并只产生水作为副产品,另一方面氢气具有可持续性,只要太阳照常升起,它就能够无限可再生。

    我们应该记住,地球上所有的能量都来自太阳的氢聚变过程。化石燃料是在地球历史漫漫长河中以无数动植物尸体作为太阳能承载载体最终储存下来的能源产物,是大自然慷慨而有限的馈赠。氢则不同,氢依靠太阳能及其他可再生能源如风力和水力等,可以达到无限再生。太阳时刻以每小时4.3垓(4.3x10 20 )焦耳的速度向地球传递能量,这些每小时传递的太阳能可供整个地球使用一年以上。从传统能源向氢能源的转变其实也只是从提取存储在地下能量库的有限能量向实时利用从太阳传递而来的无限能量的转变。这种差异正是氢能源可持续性的本质。

    毫无疑问,氢能将为地球的未来提供燃料,就如通它贯穿于地球的整个发展历史一样。本次研究工作的重点是找到最理想的机制来提取最大的能量,为移动出行各应用场景提供动能。 随着时间的流逝,氢能的使用已经并将会完成从作为内燃机燃料简单燃烧,到通过燃料电池直接发电再到最终可控的氢聚变的进化过程。

    本次总共三部分的白皮书系列计划将在不断拓展丰富的内容背景下探索氢能源的发展。 由于氢在满足地球上日益增长的人口的出行需求方面已经起着越来越重要的作用,因此本部分白皮书主要着眼于眼下近期发展。 我们分析了当前技术和未来趋势的可行性以及现有应用方式及其对未来的影响,所有这些应用场景都采用了总拥有成本的方法进行分析,该方法将直接用氢气电解发电的氢燃料电池系统与其他能源系统进行了比较,包括以化石燃料驱动的内燃机和基于电池存储的电动系统(主要是锂电池)。我们探索了当前能源生态系统的许多方面,如关键技术的发展状况以及随着技术的发展在近期和中期预计得到的成本曲线,及各种可选能源系统的能量效率和全生命周期分析。

    总而言之,通过本白皮书的分析,我们可以看到氢能是未来最有发展前景的能源之一。美国、中国、欧洲、日本等国家和地区已经认识到了这一趋势,并开始在氢能及燃料电池技术产业中大力投入。由于氢燃料车具有加氢速度快(类似于燃油车)、能量密度高(即和电池相比,燃料电池系统在提供相同的能量时,其重量会更轻)等特点,燃料电池车对于商用车,尤其是重卡,是非常合适的清洁车辆解决方案。我们也通过量化的方式证明了燃料电池车在未来将会比电动车及燃油车具有更高的经济性。总体来说,在燃料电池系统价格下降、生产规模的扩张、可再生能源在制氢过程中使用比例提升、及加氢基础设施逐渐完善等多个因素的驱动下,我们预计氢燃料车的TCO到2029年将下降50%。此外,和电动车及燃油车相比,燃料电池车的全生命周期温室气体排放量也是最低的,而随着可再生能源在氢气制取过程中使用比例不断提升,我们预计燃料电池的温室气体排放量将会进一步降低。