氢能经济时代下的用铝之地

氢能经济时代来临

当前,减少碳排放是全球面临的最大挑战之一,再这样无休止地排放温室气体,总有一天人类的生存空间会受到不宜居住的威胁,所以应尽量采用清洁能源技术,减少碳排放。

目前及今后可采用的清洁能源有三种:最先进的是风能和太阳能;其次是离子电池,但还处于早期发展阶段,与现有技术相比,并不具有竞争力;最具竞争力的技术是绿色氢能。氢能在传统可再生能源不适用的一系列工业用途中具有潜力,比如炼钢、水泥和重型卡车。若能贮存在地下,它甚至能够为电网提供备用电力。

据彭博新能源财经估计,到2050年,氢能可以满足全球24%的能源需求,年销售额达到2000亿~7000亿美元。为了刺激氢能的发展,各国政府应该提供补贴,使绿色氢能成本低于传统能源。钢铁、水泥和卡车应该被强制要求在2030年之前部分使用氢能,比如,30%生产活动改用氢能。

氢电列车来到了铁路上

名为“科拉迪·伊林特(Coradia iLint)”的蓝色列车从2020年6月12日起正式在德国西北部的绿茵平原上奔驰,显得格外扎眼,它的速度140km/h,不排放一丝丝烟气,排放的仅是一团团水蒸汽。这是全球首款氢能提供动力的客用列车。所有驱动列车的电力都来自车顶的电池和周围空气中的氧。至2020年10月,两列样车已在德国下萨克森州四座城市间商业运行了23个月,总运行了22万公里,完全达到了预定的运行目标,很好地融入了现行的客运体系中,可提供与当前营运的热动力列车同样的实用性。

氢电列车iLint是法国阿尔斯通公司制造的。下萨克森州政府又采购了14列,将从2021年起替换柴油动力列车;德国黑森州斥资3.6亿欧元订购了27列,计划从2023年投入法兰克福周边铁路网。氢电列车的成本虽然比热动力列车的高30%,但它的优点多多,运行没有污染且噪声很小,而且完全避免了铺设电力设备的开支,而这项成本平均高达100万~300万欧元/公里。

2020年,法国现有近3万公里的铁路网中还有一半没有实现电气化,有1200列柴油机车在运行,准备改为氢电列车,全部实现绿色铁路。

日本推出首艘远洋液氢运输船

2019年12月11日,神户川崎重工业公司为世界首艘8000吨的远洋运输船举行了下水仪式,标志着一个试验性项目的第一阶段宣告完成。该船下一步将把澳大利亚生产的-253℃的液氢运回日本。使用液氢不会产生碳排放,因此日本将其视为未来能源需求的潜在解决方案。目前,该船是世界上唯一采用国际海事组织液氢装载临时安全标准的船只,2020年完成试航后,它的安全措施无疑会成为事实上的标准。

日本是一个能源匮乏的国家,正努力建立无碳燃料全球供应链。澳大利亚用其大量低品位煤生产氢。然而,这一工艺会产生副产品——碳,因此只有在采集和贮存碳的情况下才能实现环保。

空客将推出氢动力飞机

欧洲空中客车公司于2020年9月展示了三种氢动力的“零排放”飞机视觉概念。空客计划在2035年年底前推出零碳排放的商用飞机,法国赛峰集团等发动机制造商称这是一个宏伟的目标。一种为能搭载120~200人、航程3700km的涡扇喷气发动机;另一种使用能搭载100人航程1600km的涡轮螺旋桨发动机;第三种则采用革命性的“翼合融合”设计。眼下正在开发验证机,初步成果预计2021年面世。第三种是研发重点。

有人说,为了实现2035年年底前推出零碳排放商用飞机目标,空客必须在2025年年底前选定所采用的技术;还有人说,要让推进装置完全使用清洁能源起码要等到2040年。面临的挑战是如何在极其寒冷的高空飞行环境下安全贮存不稳定的液氢。空客公司表示,不必担心氢的安全问题。

世界首架氢燃料飞机成功试飞

2020年10月7日,世界首架燃氢飞机在英国克兰菲尔德机场成功完成滑行、起飞、所有起落航线飞行、着陆等试飞项目,成为世界低碳飞行史上具有里程碑意义的重要事件。

这架飞机由泽罗瓦阿(Zero Avia)航空公司派珀(Piper)m级6座飞机的基础上改装而成。泽罗瓦阿航空公司表示,此机的飞行距离和有效载荷将与喷气飞机的相当,但运营成本明显降低。本次飞行是英国政府海弗莱厄(Hy Flyer)项目的一部分,该项目由泽罗瓦阿航空公司、欧洲海洋能源中心和智能能源公司共同发起,旨在展示低碳动力系统技术。

日本将在月球建氢燃料工厂

2020年9月27日,日本宇宙航空研究开发机构宣称,计划于30年代中期在月球表面利用存在于月球表面的水制造氢燃料工厂,以获得往返于空间基地和在月球表面移动所必需的动力,以减少从地球运输燃料的时间和费用。日本将与美国合作,于本世纪20年代建设绕月空间站“入口(Gateway)”。工厂建在月球南极,因为那里有水,2035年建成,利用太阳能电池把水分解为氢与氧,以作为燃料。在月球表面起降一次需要37吨水,在月表面移动一次需要21吨水。如果利用在月球获取的水来进行5~7次月球表面探测,会比从地球运水成本更低。

欧洲计划在2035年实现氢能源客机商业化

航空工业面临的一大挑战是排放的温室气体太多,目前航空业每年排放的CO2超过9亿吨。假设每年工业增长3%~4%,燃油效率提高2%,到2050年排放量将增加一倍以上。在同一时期,航空运输行动小组(ATAG)承诺到2050年将CO2排放量减少50%(与2005年相比),欧盟(EU)在绿色协议中设定了碳中立的目标。除了CO2,飞机排放的氮氧化物(NOx)、烟尘和水蒸汽,凝结产生尾迹和卷云,也会对气候产生较大影响,因此,航空业对全球变暖的“全部贡献”远远高于仅仅CO2排放量的影响。

欧盟《氢动力航空航天》研究报告指出,氢最适合作通勤、支线、短程和中程飞机燃料,长途航空很可能以液态碳氢燃料为基础。

中国铝工业可提供氢能经济时代所需的一切铝材

中国已建成了世界最强大的铝工业体系,可为氢能经济建设提供所需要的全部铝材。氢能产业应用铝的板块:制取氢的工艺设备约含12%Al;运输与贮存液氢的容器约含>85%Al,这些容器也可以用钢制造,但铝材是最优的材料,总体上铝材比钢材优越得多;使用液氢的设备如航空器与轨道车辆等约含75%以上的Al。(中国有色金属报)

2021年2月22日 10:22
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