德國總理默克爾4月在媒體上公開表示，未來德國將采用電能或氫動(dòng)力燃料來改變現(xiàn)有的汽車行業(yè)。截至目前，德國已投資3.93億歐元用于支持氫能及燃料電池技術(shù)發(fā)展。
近幾年，從研發(fā)機(jī)構(gòu)到企業(yè)，德國圍繞氫能的開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了諸多嘗試和探索，通過示范項(xiàng)目加快了氫能制造和利用商業(yè)化的步伐。去年9月，世界上第一輛氫動(dòng)力列車在德國北部100公里長的軌道上運(yùn)行。雖然比現(xiàn)有柴油車昂貴，但新的零排放發(fā)動(dòng)機(jī)對環(huán)境更友好。氫動(dòng)力列車配備了燃料電池，通過氫和氧的結(jié)合發(fā)電，這一過程只排放蒸汽和水，而不是二氧化碳，多余的能量儲(chǔ)存在火車上的鋰離子電池中。這列名為Coradia iLint的列車僅用一箱氫氣就能行駛1000公里。
在成功運(yùn)行第一輛列車后，列車制造商阿爾斯計(jì)劃2021年前向下薩克森州提供14輛氫動(dòng)力列車。除了氫動(dòng)力列車，德國在發(fā)展氫能基礎(chǔ)設(shè)施方面也不遺余力。數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，德國有60座加氫站。預(yù)計(jì)到2019年底德國加氫站數(shù)量將增至100座。2018年，全球共新增48座加氫站投入運(yùn)營，其中德國新增最多，有17個(gè)公共加氫站。
雖然德國在能源轉(zhuǎn)型方面取得了巨大成功，可再生能源比例不斷提高，但在國際社會(huì)，其遞增的碳排放量一直受到詬病，氫能的開發(fā)和利用成為該國能源工業(yè)和交通領(lǐng)域近幾年研發(fā)的重點(diǎn)方向。
政府扶持
德國政府和社會(huì)產(chǎn)業(yè)資本對氫能和燃料電池的扶持始于2006年。彼時(shí)，德國政府為了積極推動(dòng)氫能基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展和建設(shè)，牽頭成立了國家全資公司，以支持氫能經(jīng)濟(jì)的初期發(fā)展。該公司的管理層由德國聯(lián)通署、建筑與城市發(fā)展部等5個(gè)部門組成。
為推動(dòng)氫能發(fā)展項(xiàng)目的實(shí)施，國家全資公司啟動(dòng)了“國家氫和氫燃料電池技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃”。通過該計(jì)劃，共募集14億歐元的專項(xiàng)資金，用于2007~2016年的氫能項(xiàng)目開發(fā)。其中7億歐元由德國政府出資，扶持750個(gè)相關(guān)項(xiàng)目。剩余資金則按項(xiàng)目合作制度由社會(huì)產(chǎn)業(yè)資本提供。
在第一階段扶持計(jì)劃實(shí)施后，“國家氫和氫燃料電池技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃”宏觀層面上使德國氫能和燃料電池工業(yè)的增值產(chǎn)業(yè)鏈得到加強(qiáng)，德國在燃料電池的供應(yīng)和制造方面排名全球第三（位于日本和美國之后）。此外，“國家氫和氫燃料電池技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃”也極大地推動(dòng)了氫能和燃料電池市場在德國的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2006~2016年，獲得“國家氫和氫燃料電池技術(shù)創(chuàng)新計(jì)劃”支持的公司銷售額增加了3倍。
在汽車行業(yè)，戴姆勒和寶馬也加大了對燃料電池汽車研發(fā)的投入，加快批量生產(chǎn)的步伐。隨著電氣自動(dòng)化和互聯(lián)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，汽車行業(yè)面臨自汽車發(fā)明以來最大的機(jī)動(dòng)性革命，燃料電池是這一發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。為此，德國聯(lián)邦政府批準(zhǔn)了支持氫和燃料電池技術(shù)的第二階段計(jì)劃。現(xiàn)階段注重解決市場開拓的問題，建立相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，為氫氣生產(chǎn)、運(yùn)輸、住宅能源供應(yīng)、工業(yè)應(yīng)用、燃料電池特殊應(yīng)用等領(lǐng)域持續(xù)提供政策經(jīng)濟(jì)上的支持。
商業(yè)化探索
對于下一階段氫能商業(yè)化的探索，德國進(jìn)行的是一場自上而下的活動(dòng)。政府對于研發(fā)的扶持，激發(fā)了下游市場的活力。近幾年，特別是圍繞大城市基礎(chǔ)設(shè)施的布局，對于氫能的應(yīng)用嘗試也愈加廣泛，除了傳統(tǒng)的大公司，也出現(xiàn)了眾多小型的初創(chuàng)公司。
產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是推動(dòng)氫能發(fā)展的商業(yè)化力量之一。由法液空 、戴姆勒、林德集團(tuán)、奧地利OMV公司、殼牌和道達(dá)爾等6家氫能產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)結(jié)成了H2Mobility聯(lián)盟，以社會(huì)產(chǎn)業(yè)資本的身份一同支持德國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
寶馬提議成立了AutoStack-Industrie聯(lián)盟，旨在為德國及歐洲其他燃料電池供應(yīng)商提供技術(shù)經(jīng)濟(jì)支持，該聯(lián)盟吸引到包括大眾集團(tuán)、福特、優(yōu)美科等在內(nèi)的眾多企業(yè)加入。
除了大公司研發(fā)，初創(chuàng)公司的加入也給氫能商業(yè)化應(yīng)用增添了更多可能性。據(jù)報(bào)道，幾乎全球所有氫氣（96％）都是通過蒸汽重整甲烷生產(chǎn)的，但是過程最終產(chǎn)生二氧化碳。為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，這種生產(chǎn)方法需要采用碳捕集和儲(chǔ)存技術(shù)，但該技術(shù)本身也不夠成熟，需要進(jìn)一步研發(fā)。
可再生能源電解水制氫，能避免碳排放的問題。然而使用這種方法生產(chǎn)的氫氣量取決于可再生能源的電力成本和可用性。目前這一技術(shù)占全球制氫比例有限，并且成本高昂。多數(shù)行業(yè)分析師預(yù)計(jì)，電解能力的顯著提高將在未來十年內(nèi)將成本降低70％。
然而，綠色氫氣成本的關(guān)鍵因素是電解過程中使用的綠色電力的價(jià)格。英國皇家學(xué)會(huì)的一份報(bào)告表明，電解可能更適合移動(dòng)交通和離網(wǎng)部分，而不是大規(guī)模集中制氫。
不久前，殼牌、西門子和TenneT公司聯(lián)合呼吁德國政府，加速利用海上風(fēng)電制氫的技術(shù)研究，并建議考慮開展海上風(fēng)電制氫項(xiàng)目招標(biāo)。風(fēng)電制氫和其他制氫路線一樣，如何降低制氫成本，是氫能商業(yè)化應(yīng)用的主要障礙之一。
Sunfire是德國一家正在研發(fā)固體氧化物電解池技術(shù)的初創(chuàng)公司，并希望將其大規(guī)模商業(yè)化。該公司正在研發(fā)生產(chǎn)可再生合成燃料的解決方案，并為不同的行業(yè)應(yīng)用提供能源系統(tǒng)解決方案。該公司稱，可逆雙模系統(tǒng)可用電解槽生產(chǎn)80%的綠色氫氣，也可作為燃料電池，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量可反饋到鋼廠，用于穩(wěn)定電網(wǎng)的電力。
除了產(chǎn)業(yè)鏈前端制氫，氫的運(yùn)輸和儲(chǔ)存也是德國一些初創(chuàng)公司的研發(fā)重心。政府在前期氫能基礎(chǔ)設(shè)施方面的投入，給他們提供了更多可以試驗(yàn)的應(yīng)用場景，如固態(tài)儲(chǔ)氫，天然氣管網(wǎng)中制氫、儲(chǔ)氫等。
毫無疑問，邁向氫能世界不會(huì)在一夜之間發(fā)生，這一過程將是艱難的。
