Under senare år har länder runt om i världen främjat utvecklingen av vätgasenergiindustrin i en aldrig tidigare skådad hastighet. Enligt rapporten som gemensamt publicerats av den internationella vätgasenergikommissionen och McKinsey har mer än 30 länder och regioner släppt en färdplan för vätgasenergiutveckling, och de globala investeringarna i vätgasenergiprojekt kommer att nå 300 miljarder dollar år 2030.
Vätgasenergi är den energi som frigörs av vätgas i processen med fysikaliska och kemiska förändringar. Vätgas och syre kan förbrännas för att generera värmeenergi och kan även omvandlas till elektricitet med hjälp av bränsleceller. Vätgas har inte bara en mängd olika källor, utan har också fördelarna med god värmeledningsförmåga, ren och giftfri energi, samt hög värme per massenhet. Vätgasens värmeinnehåll vid samma massa är ungefär tre gånger så stort som bensinens. Det är ett viktigt råmaterial för den petrokemiska industrin och drivmedel för rymdraketer. Med den ökande efterfrågan på att hantera klimatförändringarna och uppnå koldioxidneutralitet förväntas vätgasenergi förändra människans energisystem.
Vätgasenergi är gynnad inte bara på grund av dess nollutsläpp i frisättningsprocessen, utan också för att vätgas kan användas som energilagringsbärare för att kompensera för volatiliteten och intermittensen hos förnybar energi och främja storskalig utveckling av den senare. Till exempel är "el till gas"-tekniken som främjas av den tyska regeringen att producera vätgas för att lagra ren elektricitet såsom vindkraft och solenergi, som inte kan användas i tid, och för att transportera vätgas över långa avstånd för ytterligare effektiv användning. Förutom gasform kan vätgas också förekomma som flytande eller fast hydrid, som har en mängd olika lagrings- och transportsätt. Som en sällsynt "kopplingsenergi" kan vätgasenergi inte bara realisera den flexibla omvandlingen mellan elektricitet och vätgas, utan också bygga en "bro" för att realisera sammankopplingen av elektricitet, värme, kyla och till och med fasta, gas- och flytande bränslen, för att bygga ett renare och mer effektivt energisystem.
Olika former av vätgasenergi har flera tillämpningsscenarier. I slutet av 2020 kommer det globala ägandet av vätgasdrivna bränslecellsfordon att öka med 38 % jämfört med föregående år. Den storskaliga tillämpningen av vätgasenergi expanderar gradvis från fordonsbranschen till andra områden som transport, bygg och industri. När den tillämpas på järnvägstransporter och fartyg kan vätgasenergi minska beroendet av långväga och tunga transporter av traditionella olje- och gasbränslen. Till exempel utvecklade och levererade Toyota i början av förra året den första omgången av vätgasdrivna bränslecellssystem för marina fartyg. Tillämpad för distribuerad generation kan vätgasenergi leverera kraft och värme till bostads- och kommersiella byggnader. Vätgasenergi kan också direkt tillhandahålla effektiva råvaror, reduktionsmedel och högkvalitativa värmekällor för petrokemisk industri, järn- och stålindustri, metallurgi och annan kemisk industri, vilket effektivt minskar koldioxidutsläppen.
Men som en form av sekundär energi är vätgasenergi inte lätt att få tag på. Vätgas finns huvudsakligen i vatten och fossila bränslen i form av föreningar på jorden. De flesta befintliga vätgasproduktionstekniker är beroende av fossil energi och kan inte undvika koldioxidutsläpp. För närvarande mognar tekniken för vätgasproduktion från förnybar energi gradvis, och vätgas med nollutsläpp kan produceras från förnybar energi och vattenelektrolys. Forskare utforskar också nya vätgasproduktionstekniker, såsom solfotolys av vatten för att producera vätgas och biomassa för att producera vätgas. Den kärnkraftsbaserade vätgasproduktionstekniken som utvecklats av Institutet för kärnenergi och ny energiteknik vid Tsinghua University förväntas börja demonstreras om 10 år. Dessutom inkluderar vätgasindustrikedjan även lagring, transport, fyllning, applicering och andra länkar, som också står inför tekniska utmaningar och kostnadsbegränsningar. Om man tar lagring och transport som exempel har vätgas låg densitet och läcker lätt ut under normal temperatur och tryck. Långvarig kontakt med stål kommer att orsaka "vätgasförsprödning" och skador på det senare. Lagring och transport är mycket svårare än kol, olja och naturgas.
För närvarande är forskningen på vätgas i full gång i många länder, och de tekniska svårigheterna att övervinnas är på gång. Med den kontinuerliga expansionen av produktion, lagring och transport av vätgasenergi har kostnaden för vätgasenergi också ett stort utrymme att minska. Forskning visar att den totala kostnaden för vätgasenergiindustrin förväntas halveras fram till 2030. Vi förväntar oss att vätgassamhället kommer att accelerera.
Publiceringstid: 30 mars 2021