氢– 完美的燃料?

氢是整个宇宙中最富有的元素,占全部质量的近90%。颇具讽刺意味的是,它作为燃料可能对人类最有用的地方,但我们却没有发现。

然而,氢具有如此多非常适合作为未来燃料的特性,使得它进入社会更多领域似乎只是个时间问题,这也包括海事行业。

从水分离氢时,氧是唯一的副产品。氢燃烧后,又只会生成水,形成自然的水循环。不仅如此,还威力强大:

“H2 具有超高的能量密度,是汽油的3 倍,锂电池的150 倍,”全球氢气可再生能源生产、储存和分配供应商Nel Hydrogen 公司首席执行官JonAndréLøkke这样说道。

实现人类大规模地使用可再生能源就是氢燃料的总体愿景。

Hydrogen-electrolyser

“H2 可以解决许多根本性的能源问题,”他说道。比如,氢气可作为在用电时生产、然后储存或转运到消耗点等,从而填补电力生产和电力消耗间的时间和距离差。并且由于氢气比空气轻14 倍,而能量密度却远高于其他任何燃料,运输时重量不是问题。

快速燃料补充系统的不断演变,也解决了所有运输方式的燃料补充时间问题,确保了更好的资产利用。

也许最重要的是,近年来氢气技术的普及,同时技术和气体成本持续下降,这也有可再生能源的竞争力日益提高的间接影响。

“这些是两大主要推动因素,”Løkke 表示。“可再生能源越便宜,意味着氢气也就越便宜。因此,价格已经与矿物燃料平价。现在,我们正在努力超越。”

畅游大海

Løkke 对船舶应用的潜力持乐观态度,尽管陆地运输仍然是其业务的重心。“我们参与了若干船舶应用项目,其中一家邮轮业主希望向氢能源转型,”他说道,“使用专门的生产、加注和操作系统。”

该概念涉及在南北两极交替巡航,横越大西洋两岸。“一艘船只需加注一次燃料即可横渡大西洋,并且Nel 集团可在36 小时内生产此航程所需的燃料量。”

Løkke 说道,船舶业的挑战是如何将现有技术应用于船舶本身。“没有标准解决方案,这是我们亟需发展的。现在,各个问题都必须逐一击破。此外,由于涉及乘客,准入许可也是个问题。燃料加注和适航也是如此。”

蓬勃发展

相比电解槽技术,燃料电池虽相对成熟,但仍有很多改进空间。成本将会持续大幅降低,同时运行稳定性则会有所改善,Løkke 认为。

Nel 集团是挪威“HYBRI Dship”项目的合作伙伴,该项目旨在建立基于蓄电池- 氢技术为更大型船舶实现更长距离、更长时间运行建立知识库平台。其目标是在2020 年前将一艘氢混合动力渡轮投入运营。其他合作伙伴包括Fiskerstrand 码头、挪威船级社和挪威海事局。

“第一艘将成为一个里程碑,”Løkke 说道。“但一旦首个工程完工,准入落地,我们就建好了一个基本框架,其它项目也会更快地跟进。”

至于其它用途,Løkke 泛泛而谈:“渔场需要清洁电力,运用电解过程的各个方面,可以实现多个应用。”

他指出,港口将是未来的能源枢纽,而且港口还可以利用氢气来发电为船只提供岸电。

“储罐的尺寸将会缩小,使得存储方法通常会远更紧凑。我发现,新建船舶越来越多地采用氢燃料。改造船只有在船上有电推进器(如柴电)时才会考虑。很可能行驶时间超过25 分钟,充电时间紧张的渡轮会最先试水。

越来越多的汽车厂商正将氢燃料技术投入汽车生产中。

法律法规也需要进一步提速。他讲道,“在海事界,法律法规远远滞后于技术。目前我们要做的是向监管者开展宣传。”

标准化也是一项挑战。“最后我们希望加快制定相关标准。我们不希望像许多行业一样,在错误的平台上进行标准化。”

面对亟待克服的重重障碍,令人沮丧的缓慢前进步伐,Løkke 和Nel 集团对实现氢燃料社会保持着真正开拓者不折不挠的乐观态度。在其网站教程的结尾,以一种幽默诙谐的方式,宣告了长达数个世纪的矿物燃料依赖症的终结:

“谢谢送我们一程,恐龙们。到这里我们自己上路了!”

路在前方

在通过氢燃料社会的道路上飞奔着不少“驾驶员”,其中美国加利福尼亚州以其激进的立法和技术创新支持,更是得到前州长阿诺德• 施瓦辛格的推崇,尤其引人瞩目。挪威氢气高速公路倡议HyNor 则是另外一台“原动机”,同时联合国可持续发展目标不断加大了对可再生氢气生产的支持力度。

但每个行业都要有个明星,尼古拉汽车公司(Nikola Motors) 及其氢电半挂卡车有望脱颖而出。尼古拉汽车公司号称“卡车界的特斯拉”,以向这家颠覆式的电动汽车制造商致敬,Nikola 取自著名匈牙利裔科学家Nikola Tesla 的名字,后者是乔治西屋公司在19 世纪末开创交流电技术(俗称AC)的重要合作伙伴。

尼古拉公司推出了两种大型卡车,并计划在全美建立氢燃料加注站。此外,还提供包括燃料和维护在内的卡车租赁包,从而在长途运输,保守的石油驱动运输城堡,这个最不可能的领域,将共享和可持续性经济结合在一起。

买卡车,送燃料
 
尼古拉公司计划建立多家太阳能电场,通过电解方式制造氢气。他们仅通过电力和水将太阳能转化为氢气,从而实现从生产到消费环节的燃料零排放目标。

基于可再生燃料生产模型,尼可拉公司向买家郑重承诺免费供应可供卡车行驶1,00 万英里的氢燃料。这种时尚大型卡车加注后最大行驶里程为1200 英里,超出柴油车型多达500 英里。

此外,相比柴油车大幅提升的上坡牵引速率,下坡充电代替制动以及Nikola 套装似乎都让车主们无法抗拒——除非司机们沉恋于Mack、Peterbuilt 以及White Freightliner 卡车强劲的咆哮声。或许30 秒0-60 英里/ 小时的加速度将有助于改变信仰?


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Nikola One牵引卡车头

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