三部系列報道的第一篇。
人類已經利用氫能進行了各種應用，從將火箭送入太空到製造牙膏等常見的家居用品。現在，經過數十年的發展，氫能即將進入家用汽車領域。
今年六月，現代汽車公司開始租賃其途勝燃料電池汽車，並承諾到2015年在全球生產1000輛。豐田汽車公司和本田汽車公司將於明年開始銷售其下一代燃料電池汽車（FCV）。昨天，豐田釋出了一段影片，展示了其首款商用燃料電池汽車 Mirai。
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其他幾家汽車製造商也計劃在2017年釋出燃料電池汽車。
一個好處是，燃料電池汽車將尾氣排放降至零，因此更嚴格的汽車排放標準對汽車製造商來說將不再是一個難題。另一個好處是，雖然插電式電動汽車存在續航里程限制和耗時的充電問題，但燃料電池汽車——使用氫氣發電——對於購車者來說將非常熟悉。
它們可以在不到五分鐘的時間內完成加氫，並擁有300英里的續航里程。由於這些原因，一些政府和汽車公司正在押注氫能，將其視為未來的清潔交通燃料，並認為它最終將贏得消費者的青睞。
缺點是，至少在一段時間內，儘管氫是宇宙中最豐富的分子，但加氫泵和為其供能的供應鏈仍然幾乎不存在。
去年，加利福尼亞州批准了高達 2 億美元的資金，用於在未來十年內建造至少 100 個加氫站。該州目前有 10 個公共加氫站，還有十幾個正在建設中。
有幾種可能的途徑可以生產和分配氫氣到這些站點，每種途徑都有不同的商業案例，並可能涉及不同的參與者。氫氣供應的來源也決定了燃料電池汽車的淨排放量，因為雖然汽車本身不產生任何排放，但最直接的氫氣來源可能來自天然氣，一種化石燃料。
為了使燃料電池汽車市場真正起飛併為實現氣候目標做出貢獻，政府及其行業合作伙伴將需要建立一個擁有清潔且價格合理的氫氣的強大加氫站網路。
未來仍有大量工作和投資要做
在接下來的一年中，燃料電池汽車將開始在加利福尼亞州推出，該州已設定目標，到 2035 年在道路上投放 150 萬輛零排放汽車。今年 5 月，加州能源委員會 (CEC) 宣佈將投資 4660 萬美元用於建設額外的 28 個加氫站 (ClimateWire，5 月 8 日)。
FirstElement Fuel 是一家去年成立的加州初創公司，獲得了 2760 萬美元的撥款，用於建設 19 個加氫站，這是 CEC 4600 萬美元資金公告的一部分。據彭博社報道，豐田汽車也為這家成立僅一年的初創公司提供了至少 720 萬美元的支援。上個月，FirstElement Fuel 與空氣產品公司 (Air Products and Chemicals Inc.) 簽訂合同，為其加氫站提供裝置，所有加氫站都將在 2015 年底前建成。
FirstElement Fuel 的首席開發官兼負責人 Shane Stephens 說：“我們非常處於整個基礎設施的中心，我敢說幾乎整個事情都取決於我們在加利福尼亞州的表現。”
在老牌行業對這個機會猶豫不決之後，FirstElement Fuel 等新參與者介入，開始建設“氫能高速公路”。
空氣產品公司、液化空氣集團和林德集團等已經大量生產氫氣的工業氣體公司似乎是氫能交通燃料市場的天然領導者。其中幾家公司已經利用他們的專業知識來展示為汽車加氫所需的儲存、壓縮和加註技術。但是，根據 Stephens 的說法，工業氫氣生產商更願意繼續擔任裝置和散裝氣體供應商，而不是進入風險較高的燃料零售業務。
石油公司是分散式網路交通燃料供應的全球領導者，他們本也可以發揮領導作用。2011 年，殼牌石油公司與豐田汽車合作，在加利福尼亞州紐波特開設了一個加氫站。但是，總的來說，石油公司不願接受這種最終將與汽油競爭的新燃料。
加利福尼亞州最初制定了立法，要求主要的石油進口商和煉油商為氫能高速公路付費。但是，當石油巨頭威脅要起訴時，該州設計了一個折衷方案，將成本透過車輛登記費轉移給消費者。A.B. 8 法案於 2013 年 9 月簽署成為法律。
石油公司退縮
在幾乎沒有汽車使用氫能基礎設施的情況下，建設氫能基礎設施的商業案例一直很薄弱。一些人還認為，石油公司一直不願支援氫能，因為他們認為氫能會蠶食其核心石油業務。
隨著汽油動力汽車變得更加高效，關於增加生物燃料摻混的持續辯論以及公用事業公司從電動汽車充電中獲得業務，將氫能新增到能源結構中可能會蠶食石油公司的市場份額。
國際能源署氫能實施協議經理 Mary-Rose de Valladares 說：“石油公司面臨著最終不得不應對將要超越它們的競爭的局面，該協議正在制定關於氫能生產和利用的綜合路線圖。”
她補充說：“石器時代的結束不是因為我們用完了石頭。”
根據 de Valladares 的說法，問題在於老牌公司經常遭受“創新者的困境”。這些公司過於關注客戶當前的需求，而無法使其技術或商業模式適應客戶未來的需求。
Stephens 說：“氫能與石油公司目前的基礎設施相矛盾，後者完全基於液體燃料。他們實際上更多地關注勘探和鑽探方面，因此他們實際上並不關注零售或燃料運輸方面，甚至煉油方面。”
他補充說：“我認為這就是為什麼你會看到石油公司的很多抵制，他們擔心他們會以某種方式被迫發展氫能，而這實際上並不在他們的能力範圍內。”
現代汽車的替代車輛戰略高階經理 Gil Castillo 表示，他認為一旦石油公司看到有利可圖，他們就會進一步加入進來。他說：“目前，我認為石油行業正在尋找盈利途徑。”
不完善的燃料輸送系統
加油站業主通常是獨立的商業經營者，而不是大型石油生產商，他們也必須看到在其物業上安裝加氫泵的商業案例。9 月，眾議員帕特里克·墨菲（佛羅里達州民主黨）和查理·登特（賓夕法尼亞州共和黨）提出了立法，將高達 30,000 美元的零排放加氫站安裝聯邦稅收抵免延長，這些抵免計劃在今年年底到期。
加州大學戴維斯分校的分析表明，一旦有 50,000-100,000 輛汽車的需求，氫能基礎設施業務將實現自給自足，這可能會在十年末實現。
儘管成本正在下降，但今天的加氫站的標價仍超過 100 萬美元。成本的部分差異取決於燃料的生產方式。
今天，最便宜、最常見的制氫方法是從天然氣蒸汽重整。美國頁岩氣繁榮進一步改善了天然氣制氫的經濟性，這已成為推動氫能支援的主要力量。
美國每年已經生產約 900 萬噸氫氣，主要用於提煉石油、處理金屬、加工食品和製造家居用品。大多數氫氣是在工業設施現場生產和使用的。但很大一部分是在區域生產的，並透過卡車或管道輸送到更遠的使用者。
加州燃料電池合作組織的傳播主管 Chris White 說：“[氫氣]在很多事物中都有應用，我們沒有意識到這一點，這是一個旨在推進燃料電池汽車市場的公私合作組織。而且我們沒有意識到現在已經存在分配系統。您可能在路上經過一輛氫氣罐車，甚至沒有意識到。”
在初期，氫能交通燃料的生產和交付很可能搭上工業氣體行業現有供應鏈的便車。絕大多數加氫站——包括 FirstElement Fuel 正在建設的所有 19 個加氫站——將使用在大型集中式工廠生產並透過卡車運送到加註機的燃料。
液化空氣集團氫能主管 Bob Oesterreich 說：“我們使用傳統生產方法，我們知道這些方法可靠且具有成本效益，以啟動這個市場，因為我們不想以高昂的燃料成本懲罰市場。我們最近獲得了 CEC 的資助，將在 2015 年上線三個加氫站。我們認識到我們需要啟動這個市場。”
但是，隨著市場的增長，燃燒柴油來運輸天然氣制氫到廣泛的加氫站網路將變得越來越不經濟和不環保。
天然氣的侷限性
Lux Research 能源儲存分析師 Dean Frankel 表示，建設氫能基礎設施具有挑戰性，因為燃料不存在於分散式系統中。
現有的氫氣生產主要發生在加利福尼亞州、路易斯安那州和得克薩斯州。在這些現有制氫廠附近產生需求的汽車數量有限，而建立新的站點網路成本高昂。相比之下，電動汽車只需插入幾乎無處不在的美國電網即可。
Frankel 說，而且，長期來看，使用天然氣制氫是不可持續的。“如果我們從尾氣排放口排出水，但在整個過程中排放天然氣，這將是一個糟糕的環境解決方案。”
儘管如此，與汽油動力汽車相比，使用天然氣制氫的燃料電池汽車的二氧化碳排放量還不到一半，這是根據製造氫氣所需的排放量來衡量的。但是，加利福尼亞州的法規最終將要求進一步減排，以實現該州的目標。
加利福尼亞州法律要求 33% 的氫燃料來自可再生能源。公司主要透過在其使用蒸汽從天然氣中提取氫氣的工廠中新增沼氣來滿足這一要求。即將推出的新型制氫方法幾乎可以消除溫室氣體排放。
氣候與能源解決方案中心交通倡議高階經理 Nick Nigro 說：“轉向低排放汽車是必要的，但不足以有效應對氣候變化。您必須一路向上遊看，並以低碳方式生產燃料。”
明日預告：來自汙水和其他本土來源的燃料。
經 Environment & Energy Publishing, LLC 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500