在推遲到今年之前,東京2020年奧運會被一些人譽為“氫能奧運”,因為計劃用清潔燃燒氣體為大部分賽事基礎設施供能。奧運村,即奧運會期間運動員的住所,計劃依靠氫能執行。100輛氫燃料電池動力巴士和500輛氫動力汽車本應在場館之間運送參賽者和工作人員。甚至標誌性的奧運火炬和火盆也計劃用氫動力火焰點燃。組織者和利益相關者表示,奧運會將成為日本認真旨在促進氫能利用並在2050年前實現碳中和的焦點。
但報告表明,這些最初的目標被縮減了規模,原因目前尚不清楚。“氫能專案……已按計劃成功實施,及時趕上了東京2020年奧運會……。兩個例外包括豐田提供的氫能巴士數量,原計劃引進100輛,以及在奧運村內使用氫能為一個以上的建築物供電,”東京2020年可持續發展高階主管有木有紀在一封發給《大眾科學》的電子郵件宣告中表示。*
氫能巴士計劃被取消。奧運村中實際上只有一棟建築物由氫能供電,火炬傳遞的部分使用了丙烷。儘管夏季奧運會對氫能的利用可能沒有計劃的那麼廣泛,但美國國家可再生能源實驗室的氫能和燃料電池研究員基思·維普克表示,日本仍然認真對待其轉向以氫氣為基礎的系統的計劃。“我當然沒有看到任何跡象表明日本或任何其他國家已經放棄了他們對氫能的雄心勃勃的願望,”他說。“如果說有什麼不同的話,我認為他們已經加倍投入,因為他們意識到,看看周圍的環境,氣候變化正在發生。而我們的行動還不夠迅速。”《大眾科學》與維普克談論了奧運會及以後的氫能。
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[以下是採訪的編輯稿。]
東京奧運會不得不縮減其最初的氫能計劃。這很可能是COVID-19疫情的結果嗎?
新冠疫情改變了一切。根據我在我們實驗室以及我們合作的公司中看到的情況,不僅僅是疾病本身——還有供應鏈中斷。您可能在新聞中聽說過二手車價格上漲,因為人們買不到新車——因為新冠疫情造成了如此大的供應鏈中斷。它的連鎖反應繼續對各行各業產生重大影響,其方式出乎意料,沒有人能夠真正為此做好準備。我認為[在東京奧運會上]他們克服新冠疫情所做的事情真的很了不起。我很高興看到,嘿,他們確實堅持進行了一些氫能活動和特色,作為奧運會的一部分。
使用氫氣作為燃料有什麼好處?
氫氣是認真對待[氣候變化]的眾多方法之一,而無需停止商業活動,無需停止車輛行駛,無需停止我們的工廠或農業。如果我們能降低成本,我們可以相對快速地將這些東西轉移到氫能。氫能提供了許多柴油燃料的好處,例如快速加註燃料和長續航里程,而沒有碳排放——或者說沒有任何排放,只要你從清潔來源制氫。它的工作原理是透過電解:一種可以利用任何電力來源——無論是風能、太陽能、地熱、水力還是核能——[並用它來分解]水成氫氣和氧氣的技術。
日本的清潔能源目標不僅僅是推動“氫能奧運”,對嗎?
對於日本來說,他們長期以來一直在規劃氫能經濟——以及氫能成為其能源系統的一部分。然後,我認為,他們只是確定了一個目標,說,“我們將舉辦奧運會——讓我們利用這一點來提高人們對我們已經計劃的事情的可見性和關注度。”但他們這樣做不是因為奧運會;他們這樣做是因為他們沒有很多自然資源,而且他們進口大量能源。大部分能源是以化石燃料的形式進口的,這會產生大量碳。氫能確實為他們提供了一個機會,可以進口零排放碳燃料,例如,來自澳大利亞的太陽能,挪威的風能或世界任何地方的能源。如果你能把它變成氫能,並可能[儲存和運輸到]氫能載體中,你仍然可以進口你的能源,並以碳中和的方式進行。
其他國家也在投資氫能嗎?
這實際上是目前全球範圍內的活動。如果你看看歐洲、韓國、中國、美國、加拿大等國家提出的計劃,大多數國家都制定了相當完善的,或者至少明確聲明瞭,希望氫能成為其能源系統一部分的願望。我認為日本是最早開始行動的國家之一,可以追溯到10或15年前。他們以時間軸的形式列出了他們將要做的事情,從他們的燃料電池汽車示範活動開始,這與美國同時進行。歐洲和其他地方也進行了許多活動,這些活動最近可能受到了更多關注——更大規模的示範和[將]煉油廠改造為使用電解和可再生能源產生的氫氣,而不是天然氣。
未來幾年我們將看到氫氣的哪些用途?
我們僅僅處於氫能冰山一角。而可見的部分——冰山頂部——一直是輕型燃料電池汽車。但在那之下是所有其他的活動。這將更多地由商業驅動——而不是基於某人的情感,而是更多地基於商業意義。例如,重型氫燃料電池卡車將由在經濟和環境方面都需要長途運輸貨物的需求驅動。在當地較短的路線中,電池電動18輪卡車可以做得很好,它們可以回來並緩慢充電。但是,如果你從丹佛出發走I-70號州際公路,向西進入山區,你實際上是在以6%的坡度攀登5000到6000英尺的高度。如果你拉著80000磅的貨物,你不想讓其中10000磅是電池。當你越過大陸分水嶺時,你可能想在五到十分鐘內加滿燃料並繼續前進,因為你要去猶他州,然後才過夜——或者在你更換司機並一直開到加利福尼亞之前。這就是氫能真正閃光的地方:更高功率、更長時間的活動,這些活動對於僅使用電池電動汽車來說是具有挑戰性的——並非不可能,但具有挑戰性。
接下來美國氫能的發展方向是什麼?
我們還沒有完成。所有其他的東西[包括透過太陽能或生物質(如作物殘茬)生產氫氣]都在冰山之下,仍然需要努力進一步開發。能源部長[詹妮弗·格蘭霍姆]宣佈了氫能“登月計劃”,旨在十年內將氫氣生產成本降低到每公斤1美元[每磅0.45美元]。這具有挑戰性——就像成本降低80%一樣。這正在加強並刺激我們在行業內的許多研究,以努力實現這一目標。如果你能獲得低成本的綠色氫氣,它將開啟各種商業機會[例如將氫氣轉化為電力或建築供熱],而當你的成本為每公斤5美元[每磅2.27美元]時,這些機會是不存在的。你可以使用來自太陽能和風能的氫氣,而不是來自天然氣的氫氣,將石油提煉成柴油和汽油。僅此一項,就能從碳的角度做出重大貢獻並實現清潔。
*編者注(2021年8月2日):此段在釋出後進行了更新,以包含有木有紀的評論。
