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英国氢燃料汽车工业如何降低燃料成本和碳排放

Techxplore       2023-06-16

这是一个受欢迎的计划,可以推动英国汽车业进入一个新时代。但是,如果英国制造商能够在开发电动汽车的同时开发氢燃料汽车和基础设施,就可以创造出燃料成本低于当今汽油和柴油价格的氢经济。

英国汽车制造商正在努力调整以满足不断变化的全球需求。根据国际能源署的数据,如果世界要到2050年实现净零排放,到 2030 年将需要超过3亿辆电动汽车。

假设平均电池容量为60千瓦时(标准特斯拉Model3的当前容量),到 2050 年,总共需要1800万兆瓦时才能为这些电动汽车提供动力。这将消耗全球已知锂资源总量的近10 %

但是,如此多的采矿量对环境和社会造成的影响、目前电动汽车电池的矿物回收率较低(目前锂为 5%)以及可能对电网为这些车辆提供动力的需求都对世界在 2050 年之前过渡到电动汽车的能力。

这就是为什么在英国开发氢动力汽车的方法应该与开发电动汽车的方法一起开发。有两种类型:氢发动机燃烧氢,一种零碳燃料,就像汽油发动机燃烧汽油一样。或者,氢燃料电池汽车(HFCV) 通过使用称为燃料电池的设备从氢气中发电来提供动力。与电动汽车相比,它们的行驶时间更长,加油速度更快,这使得 HFCV 成为长途旅行的实用选择,尤其是卡车等重型货车。

但加氢站的建造和运营成本很高。它们的价格从150万美元到250万美元(120 万英镑到 200 万英镑)不等,而电动汽车快速充电站的成本为75,000 美元到 150,000 美元。

此外,可再生电解加氢站的年运行成本估计为每千瓦30美元至35美元,而电动汽车充电站的 年运行成本为每千瓦26美元。

这可能解释了为什么截至 20233月,英国只有 11 个公共加氢站开放,而公共电动汽车充电点超过 57,000 个。事实上,在目前的条件下,到 2050 年,只有0.01% 的汽车将使用氢燃料。

但一些研究表明,氢气可用于为长途运输的重型车辆脱碳。从那里,英国的氢经济可以发展。我们的研究表明,蓝色氢——使用天然气生产并捕获和储存排放物——目前可以以每公斤 1.90 2.80 英镑的价格出售,几乎完全碳捕获。

而且,随着可再生能源成本的持续下降以及用于生产气候中性氢的电解和海水淡化技术的进一步发展,到2050年,智利和中东的价格也可能降至 1.00 美元/公斤以下,欧洲为 1.80 美元至 2.50 美元/公斤。各国不同的成本是由于太阳能或其他清洁能源发电的电价不同造成的。

一公斤氢所含的能量与一美制加仑或3.8升汽油(略低于一加仑柴油)所含的能量大致相同。这意味着氢气的成本可能比汽油或柴油便宜得多,目前在英国,汽油或柴油的价格分别为每 3.85.40 英镑和 5.80 英镑。

为了实现这些更低的价格,英国的氢经济需要技术创新、供应链优化和规模经济来降低成本。包括BP在内的公司已经在为实现这一愿景进行投资。丰田、现代和本田也是2017年成立的氢能理事会的 13 个创始成员之一,旨在探索和投资氢能作为一种低碳技术。

据氢能委员会称,从现在到2030年,目前有1,040 个项目将完成,代表着 3,200 亿美元的直接投资。但它表示,到 2030 年,这个数字需要增加 20 倍以上才能实现当前的净零排放目标。

两家氢能开发商 H2 Green Element 2 希望到 2027 年在英国范围内建立一个由800HGV加氢站组成的网络,到2030年增加到2000个,并且还可以使用汽车。而且,通过为 HGV 建设氢基础设施,其他行业可以借助该基础设施,包括公共交通、航运、工业应用以及最终的汽车。

对氢供应链的研究也暗示了氢燃料汽车的光明未来,因为所有这些发展都有助于降低这种燃料的成本。如果发生这种情况,到2050年,氢可能成为全球能源市场的主要参与者。

这将需要运输能力。在世界许多地方,改造现有的出口管道可能比建造新管道更可行。这将使投资成本降低65%以上。新技术还有助于出口商更好地在驳船、铁路和卡车上储存和运输氢气。

当然,氢燃料电池技术仍然需要大量的镍和钴矿开采,就像电动汽车电池一样。因此,共同开发电动汽车和氢动力汽车——以及必要的基础设施——将是明智的。这将使像英国这样的国家在向净零排放过渡方面处于更有利的地位。

监管机构和企业

在接下来的几十年里,英国政府的氢运输战略更多地关注铁路、航空和货运(HGV 和卡车),而不是汽车。氢动力重型卡车将依赖相对较少的加氢站,这些加氢站可以由当地生产供应,而不是通过公共加氢基础设施提供。

支持创造更大的氢经济。英国政府制定了一项2021年世界领先的氢能经济计划,旨在到 2030 年创造 9,000 多个英国就业机会并释放 40 亿英镑的氢能投资。

但氢气开发需要更多支持性政策,以鼓励投资、刺激需求、突破技术界限并实现基础设施接入,同时降低成本。通过在发展电动汽车的同时创造氢经济,英国可以帮助释放氢的全部潜力。


关键词:氢能;HFCV; 碳排放;英国