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氫能經濟時代下的用鋁之地

2021-02-18 15:54:10 來源: 中國有色金屬報

  氫能經濟時代來臨

  當前,減少碳排放是全球面臨的挑戰之一,再這樣無休止地排放溫室氣體,總有一天人類的生存空間會受到不宜居住的威脅,所以應盡量採用清潔能源技術,減少碳排放。

  目前及今後可採用的清潔能源有三種:進的是風能和太陽能;其次是離子電池,但還處於早期發展階段,與現有技術相比,並不具有競爭力;最具競爭力的技術是綠色氫能。氫能在傳統可再生能源不適用的一係列工業用途中具有潛力,比如煉鋼、水泥和重型卡車。若能貯存在地下,它甚至能夠為電網提供備用電力。

  據彭博新能源財經估計,到2050年,氫能可以滿足全球24%的能源需求,年銷售額達到2000億∼7000億美元。為了刺激氫能的發展,各國政府應該提供補貼,使綠色氫能成本低於傳統能源。鋼鐵、水泥和卡車應該被強制要求在2030年之前部分使用氫能,比如,30%生產活動改用氫能。

  氫電列車來到了鐵路上

  名為“科拉迪·伊林特(Coradia  iLint)”的藍色列車從2020年6月12日起正式在德國西北部的綠茵平原上奔馳,顯得格外扎眼,它的速度140km/h,不排放一絲絲煙氣,排放的僅是一團團水蒸汽。這是全球首款氫能提供動力的客用列車。所有驅動列車的電力都來自車頂的電池和周圍空氣中的氧。至2020年10月,兩列樣車已在德國下薩克森州四座城市間商業運行了23個月,總運行了22萬公堙A完全達到了預定的運行目標,很好地融入了現行的客運體係中,可提供與當前營運的熱動力列車同樣的實用性。

  氫電列車iLint是法國阿爾斯通公司制造的。下薩克森州政府又採購了14列,將從2021年起替換柴油動力列車;德國黑森州斥資3.6億歐元訂購了27列,計劃從2023年投入法蘭克福周邊鐵路網。氫電列車的成本雖然比熱動力列車的高30%,但它的優點多多,運行沒有污染且噪聲很小,而且完全避免了鋪設電力設備的開支,而這項成本平均高達100萬∼300萬歐元/公堙C

  2020年,法國現有近3萬公堛瘍K路網中還有一半沒有實現電氣化,有1200列柴油機車在運行,準備改為氫電列車,全部實現綠色鐵路。

  日本推出首艘遠洋液氫運輸船

  2019年12月11日,神戶川崎重工業公司為世界首艘8000噸的遠洋運輸船舉行了下水儀式,標志著一個試驗性項目的第一階段宣告完成。該船下一步將把澳大利亞生產的-253℃的液氫運回日本。使用液氫不會產生碳排放,因此日本將其視為未來能源需求的潛在解決方案。目前,該船是世界上採用國際海事組織液氫裝載臨時安全標準的船只,2020年完成試航後,它的安全措施無疑會成為事實上的標準。

  日本是一個能源匱乏的國家,正努力建立無碳燃料全球供應鏈。澳大利亞用其大量低品位煤生產氫。然而,這一工藝會產生副產品——碳,因此只有在採集和貯存碳的情況下才能實現環保。

  空客將推出氫動力飛機

  歐洲空中客車公司於2020年9月展示了三種氫動力的“零排放”飛機視覺概念。空客計劃在2035年年底前推出零碳排放的商用飛機,法國賽峰集團等發動機制造商稱這是一個宏偉的目標。一種為能搭載120∼200人、航程3700km的渦扇噴氣發動機;另一種使用能搭載100人航程1600km的渦輪螺旋槳發動機;第三種則採用革命性的“翼合融合”設計。眼下正在開發驗證機,初步成果預計2021年面世。第三種是研發重點。

  有人說,為了實現2035年年底前推出零碳排放商用飛機目標,空客必須在2025年年底前選定所採用的技術;還有人說,要讓推進裝置完全使用清潔能源起碼要等到2040年。面臨的挑戰是如何在極其寒冷的高空飛行環境下安全貯存不穩定的液氫。空客公司表示,不必擔心氫的安全問題。

  世界首架氫燃料飛機成功試飛

  2020年10月7日,世界首架燃氫飛機在英國克蘭菲爾德機場成功完成滑行、起飛、所有起落航線飛行、著陸等試飛項目,成為世界低碳飛行史上具有媯{碑意義的重要事件。

  這架飛機由澤羅瓦阿(Zero Avia)航空公司派珀(Piper)m級6座飛機的基礎上改裝而成。澤羅瓦阿航空公司表示,此機的飛行距離和有效載荷將與噴氣飛機的相當,但運營成本明顯降低。本次飛行是英國政府海弗萊厄(Hy Flyer)項目的一部分,該項目由澤羅瓦阿航空公司、歐洲海洋能源中心和智能能源公司共同發起,旨在展示低碳動力係統技術。

  日本將在月球建氫燃料工廠

  2020年9月27日,日本宇宙航空研究開發機構宣稱,計劃於30年代中期在月球表面利用存在於月球表面的水制造氫燃料工廠,以獲得往返於空間基地和在月球表面移動所必需的動力,以減少從地球運輸燃料的時間和費用。日本將與美國合作,於本世紀20年代建設繞月空間站“入口(Gateway)”。工廠建在月球南極,因為那埵酗禲A2035年建成,利用太陽能電池把水分解為氫與氧,以作為燃料。在月球表面起降一次需要37噸水,在月表面移動一次需要21噸水。如果利用在月球獲取的水來進行5∼7次月球表面探測,會比從地球運水成本更低。

  歐洲計劃在2035年實現氫能源客機商業化

  航空工業面臨的一大挑戰是排放的溫室氣體太多,目前航空業每年排放的CO2超過9億噸。假設每年工業增長3%∼4%,燃油效率提高2%,到2050年排放量將增加一倍以上。在同一時期,航空運輸行動小組(ATAG)承諾到2050年將CO2排放量減少50%(與2005年相比),歐盟(EU)在綠色協議中設定了碳中立的目標。除了CO2,飛機排放的氮氧化物(NOx)、煙塵和水蒸汽,凝結產生尾跡和卷雲,也會對氣候產生較大影響,因此,航空業對全球變暖的“全部貢獻”遠遠高於僅僅CO2排放量的影響。

  歐盟《氫動力航空航天》研究報告指出,氫最適合作通勤、支線、短程和中程飛機燃料,長途航空很可能以液態碳氫燃料為基礎。

  中國鋁工業可提供氫能經濟時代所需的一切鋁材

  中國已建成了世界最強大的鋁工業體係,可為氫能經濟建設提供所需要的全部鋁材。氫能產業應用鋁的板塊:制取氫的工藝設備約含12%Al;運輸與貯存液氫的容器約含>85%Al,這些容器也可以用鋼制造,但鋁材是最優的材料,總體上鋁材比鋼材優越得多;使用液氫的設備如航空器與軌道車輛等約含75%以上的Al。


(責任編輯:靜水)