未來燃料電池技術(shù)成熟了，甲醇就是綠氫的液體載體，因?yàn)橐后w是人類最好的能源載體。

 

 

　　5月19日，南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長(zhǎng)、清潔能源研究院院長(zhǎng)、講席教授劉科在復(fù)旦大學(xué)EMBA前沿論壇暨澎湃新聞“家園計(jì)劃”聯(lián)合啟動(dòng)儀式上演講。

 

　　“我現(xiàn)在擔(dān)心的是，不少地方都上電動(dòng)車項(xiàng)目，幾年后會(huì)產(chǎn)能過剩，過幾年會(huì)產(chǎn)能過剩。”南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長(zhǎng)、清潔能源研究院院長(zhǎng)、講席教授劉科5月19日在演講中表示。

 

　　當(dāng)天，由復(fù)旦大學(xué)管理學(xué)院、上海報(bào)業(yè)集團(tuán)澎湃新聞主辦的“君子知道”復(fù)旦大學(xué)EMBA前沿論壇暨澎湃新聞“家園計(jì)劃”聯(lián)合啟動(dòng)儀式在深圳舉行，劉科在會(huì)上發(fā)表了題為《清潔能源的最新科研成果及產(chǎn)業(yè)賦能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)》的演講。

 

　　劉科于2012年入選美國(guó)化學(xué)工程師學(xué)會(huì)會(huì)士，2015年入選澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士，現(xiàn)任國(guó)際氫能協(xié)會(huì)理事，曾在埃克森-美孚、聯(lián)合技術(shù)公司（UTC）和通用電氣（GE）等著名跨國(guó)公司供職多年。2010年他辭去美國(guó)通用電氣全球研發(fā)中心氣化平臺(tái)負(fù)責(zé)人及首席科學(xué)家的職位，回國(guó)參與創(chuàng)建神華集團(tuán)北京低碳清潔能源研究所(現(xiàn)國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院)并擔(dān)任VP&CTO，而后被任命為神華研究院副院長(zhǎng)。

 

　　在論壇上，劉科強(qiáng)調(diào)，未來燃料電池技術(shù)成熟了，甲醇就是綠氫的液體載體，因?yàn)橐后w是人類最好的能源載體。

 

　　演講實(shí)錄：

 

　　碳中和的核心是能源轉(zhuǎn)型。而能源里面最重要的是四件事情：風(fēng)能、太陽(yáng)能、電動(dòng)車和氫能；潮汐、地?zé)徇@些都很重要，但相對(duì)來說體量小一點(diǎn)。時(shí)間有限，我就分別就這四件事跟大家談一下。

 

　　首先是太陽(yáng)能和風(fēng)能。華為要在沙特建一個(gè)1.3GW的太陽(yáng)能電廠。1.3GW什么概念？如果用煤發(fā)電，一天需要~13000多噸煤。因?yàn)樯程厝照諘r(shí)間長(zhǎng)，資本成本低，他們可以做到一度電1美分，也就是說一度電只要7分錢人民幣。前兩年珠三角，煤價(jià)漲了兩倍多，火電成本一度接近5毛，所以這個(gè)7分錢是不可思議的事情。

 

　　能源非常有趣，常識(shí)告訴我們，風(fēng)能、太陽(yáng)能裝了那么多，煤價(jià)應(yīng)該下跌，但前兩幾年煤價(jià)漲了兩倍多。所以有些東西按常識(shí)是錯(cuò)誤的，因?yàn)樘?yáng)能再便宜，一年的日照也只有這點(diǎn)時(shí)間，像在深圳，一年日照時(shí)間不到1200小時(shí)，上海大概1000小時(shí)，即使到包頭，也只有1800小時(shí)左右。而且即使有這些時(shí)間，也不可能早上太陽(yáng)出來了就把火電廠關(guān)掉，下午太陽(yáng)落山再啟動(dòng)火電廠，因?yàn)榇蠡痣姀S一開一關(guān)就是72小時(shí)。所以一方面我們有大量的風(fēng)能、太陽(yáng)能上不了電網(wǎng)，另一方面經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要電；近期又不得不增加幾個(gè)火電廠。

 

　　不過太陽(yáng)能確實(shí)便宜了。我在2010年回國(guó)籌建國(guó)家能源集團(tuán)北京低碳?xì)淠苎芯吭海∟ICE），我們請(qǐng)了跨國(guó)能源公司的CTO，30多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的院士，包括4個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)得主作為我們的顧問委員會(huì)委員，一年開兩次會(huì)探討的就是未來中國(guó)能源應(yīng)該怎么發(fā)展。

 

　　我可以很坦誠(chéng)地告訴大家，2010年這批人包括我自己，都沒有想到，在短短的12年后，中國(guó)的風(fēng)能太陽(yáng)能會(huì)這么便宜。如果有了一度電7分錢的太陽(yáng)能，那么這個(gè)世界完全可以改變。海水淡化就便宜了，迪拜周邊的海就可以改造為綠洲，在太陽(yáng)能板底下發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)。

 

　　這么便宜的太陽(yáng)能，會(huì)讓這個(gè)世界改變，但改變的前提是必須要有好的儲(chǔ)能技術(shù)。電池儲(chǔ)電給手機(jī)、電腦、電動(dòng)車供電沒問題，但是目前GW級(jí)的大規(guī)模儲(chǔ)電最便宜的還是抽水儲(chǔ)電。所以電池研究了一百年，還是比不過一百年前就存在的技術(shù)，這說明大規(guī)模儲(chǔ)電不能依賴電池，要換賽道。

 

　　目前一提儲(chǔ)能技術(shù)就是三板斧：抽水儲(chǔ)電，但是平原地區(qū)無(wú)法做；第二是電池；第三是壓縮空氣，但壓縮空氣只能在有巖洞的地方，同時(shí)這三個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)只是短期儲(chǔ)能技術(shù)。

 

　　2021年夏天，歐洲的天然氣價(jià)格暴漲。沒風(fēng)的時(shí)候，歐洲的太陽(yáng)能也不強(qiáng)，唯一只能靠天然氣，但世界沒有這么多天然氣。遇到這樣的極端天氣，不光要短期儲(chǔ)能技術(shù)，還要長(zhǎng)期儲(chǔ)能技術(shù)。

 

　　風(fēng)能比太陽(yáng)能略貴一些，價(jià)格也降下來了，但再便宜它在時(shí)間上不均勻。供電也不可能今天有風(fēng)供電，沒風(fēng)就斷電。所以不光要有幾個(gè)小時(shí)的儲(chǔ)能技術(shù)，還要一個(gè)夏天不刮風(fēng)的時(shí)候可以長(zhǎng)期儲(chǔ)能的技術(shù)，這是核心。

 

　　接下來我談一下電動(dòng)車。中國(guó)發(fā)展電動(dòng)車是因?yàn)槲覀兊氖筒粔颍?3%靠進(jìn)口。實(shí)際在110年以前的1912年，以愛迪生為首的一批人說未來的汽車是電動(dòng)車，以福特為代表一些人則認(rèn)為未來是燃油車。

 

　　鉛酸電池早于內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，有了鉛酸電池，再加一個(gè)電動(dòng)機(jī)，加個(gè)沙發(fā)、加個(gè)蓋子就是當(dāng)時(shí)愛迪生的電動(dòng)車。但是歷史告訴我們，1920年代以后，愛迪生的電動(dòng)車幾乎銷聲匿跡，直到近年，電動(dòng)車的產(chǎn)能才有所回升。今天電動(dòng)車真正的技術(shù)進(jìn)步一方面是電池及電機(jī)方面的發(fā)展，另外就是通信技術(shù)及IT技術(shù)，不是車本身有什么了不起。媒體上經(jīng)常說，電動(dòng)車智能化、網(wǎng)聯(lián)化必然是電動(dòng)化。沒這個(gè)必要，手機(jī)照樣可以導(dǎo)航。現(xiàn)在好的汽車，像勞斯萊斯、奔馳，基本是用千瓦的電池了，無(wú)非就是看自控系統(tǒng)耗多少電。所以智能化、網(wǎng)絡(luò)化和電動(dòng)化沒有必然聯(lián)系，而車的本質(zhì)還是A到B，上下班開半個(gè)小時(shí)，不可能像手機(jī)一樣伴著你，所以車上有花里胡哨的手機(jī)功能是錦上添花，不是雪中送炭。

 

　　回到核心問題，一百多年前就有電動(dòng)車，為什么后來銷聲匿跡了？我先解釋一下歷史為什么會(huì)這樣發(fā)展。

 

　　第一，能量密度，油箱不能無(wú)窮大。假設(shè)油箱都是一立方米，不同能源的能量密度中，氫氣是最小的，每立方米只有3.2千瓦時(shí)，也就是3.2度電，天然氣10千瓦時(shí)。鉛酸電池在1859年就發(fā)明出來了，今天全世界開的所有燃油車?yán)锒歼€是鉛酸電池，并沒有用鋰電池，因?yàn)樗男詢r(jià)比高。人類花了上百年時(shí)間、上萬(wàn)億的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，到今天最好的鋰電池的能量密度大概也就是400千瓦時(shí)/立方米左右（根據(jù)比亞迪的刀片電池）。但是液體是多少？汽油是8600千瓦時(shí)/立方米，一個(gè)將來可以拿太陽(yáng)能和風(fēng)能制出來的綠色液體，叫甲醇，是4300千瓦時(shí)/立方米。

 

　　電池研究了一百年，能量密度連液體能源的零頭都不到，不是差20%-30%，是差10倍，這是今天的實(shí)際數(shù)字，這也是人類當(dāng)初選擇液體作為能源載體的主要原因之一。

 

　　第二個(gè)原因，一旦把風(fēng)能太陽(yáng)能轉(zhuǎn)成液體以后，在大陸上可以管路輸送，海上可以跨海輸送。在2016年10月，深圳加油每升是7塊錢，我說假設(shè)7塊錢一升，這個(gè)油從休斯敦的煉油廠送到深圳，運(yùn)費(fèi)是多少？

 

　　有人猜5元，有人猜1元，真正的答案是7分錢不到。因?yàn)橐坏┌烟?yáng)能風(fēng)能轉(zhuǎn)成液體，在休斯敦裝船時(shí)不需要人工，管子一接就送到船里了，路上耗的就是油錢和折舊費(fèi)。假設(shè)一條油輪大船30萬(wàn)噸，按比重算裝汽油接近4億升，如果以1升1毛錢來計(jì)算，就是4000萬(wàn)，船跑一趟油錢根本用不到4000萬(wàn)。這就是為什么這個(gè)世界產(chǎn)石油的就幾個(gè)地方，但可以送到世界上任何一個(gè)角落的最根本原因。

 

　　第三，液體可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存，比如茅臺(tái)酒儲(chǔ)存50年都沒問題，但氫氣和電池不能這樣儲(chǔ)存。這也是為什么人類選擇液體作為能源載體。

 

　　回到核心問題，為什么人類的第一條流水線是福特流水線？因?yàn)樵煲慌_(tái)內(nèi)燃機(jī)很貴，但圖紙一旦定型，一條流水線可以生產(chǎn)100萬(wàn)臺(tái)。今天中國(guó)的內(nèi)燃機(jī)成本，每臺(tái)不超過1萬(wàn)元人民幣。

 

　　2018年我寫了一篇《關(guān)于中國(guó)新能源汽車戰(zhàn)略的再思考》的文章，根據(jù)當(dāng)年的數(shù)字，我的估算是，大概每輛電動(dòng)車需要53公斤銅、8.9公斤的鋰、39.9公斤鎳、24.5公斤錳。2018年，我在文章里預(yù)測(cè)，假設(shè)電動(dòng)車發(fā)展這么快，必然導(dǎo)致各種金屬價(jià)格暴漲。碳酸鋰的價(jià)格，從當(dāng)時(shí)的每噸4萬(wàn)、5萬(wàn)，最高漲到60萬(wàn)，前段時(shí)間下降了一點(diǎn)，但最近幾周內(nèi)又從15萬(wàn)之后又飆升至30萬(wàn)。

 

　　金屬價(jià)格漲了這么多，但車價(jià)不能這么標(biāo)，因此在這么高的原材料價(jià)格下，凡是當(dāng)初沒有鎖定礦山的企業(yè)基本都是虧錢的。我們追蹤全世界的貴金屬市場(chǎng)，追蹤了很多年期貨市場(chǎng)。貴金屬之所以它叫貴金屬，是因?yàn)樗荒敲慈菀桩a(chǎn)，它的儲(chǔ)量就在這里。

 

　　電動(dòng)車是好技術(shù)，我自己也開電動(dòng)車。在深圳這種比較暖和的地方，在平坦的地方開，沒問題。上下班開，很便宜，很干凈，電動(dòng)車的駕駛體驗(yàn)也很好。

 

　　但電動(dòng)車的發(fā)展要有“四個(gè)同步”，一是要和電網(wǎng)的清潔化同步，電網(wǎng)今天69.5%靠煤發(fā)電，表面上是電開車，實(shí)際上是煤開車，那怎么能叫新能源汽車？邏輯上不通，所以只有電網(wǎng)大量綠色化了，才能叫新能源汽車。二是，電動(dòng)車的發(fā)展速度和造電池所需的各種金屬原料的供應(yīng)量同步。三是，電動(dòng)車的發(fā)展要和電池回收技術(shù)發(fā)展同步?，F(xiàn)在每年中國(guó)生產(chǎn)500多萬(wàn)輛電動(dòng)車，十年后就有至少5000多萬(wàn)輛電動(dòng)車，電池都是巨毒的，不是不能回收，但回收時(shí)的環(huán)保成本比較大，所以有些PE高的企業(yè)不愿意做。我一再呼吁國(guó)家要關(guān)注電池回收的問題，否則劇毒的電池清潔回收跟不上，將來會(huì)污染土地、地下水，是給我們子孫后代留后患。

 

　　這幾個(gè)同步做好，電動(dòng)車還是大有前景的。我現(xiàn)在擔(dān)心的是，中國(guó)的GDP超過了幾千億的城市大都在大量規(guī)劃、生產(chǎn)電動(dòng)車，一窩蜂上去以后，過幾年會(huì)產(chǎn)能過剩。

 

　　氫能確實(shí)是好技術(shù)。人類迄今為止所有的動(dòng)力系統(tǒng)都是靠燃燒，蒸汽機(jī)燒煤到燒汽油、柴油，1000多度燃燒產(chǎn)生動(dòng)力。氫能燃料是氫氣和空氣中的氧在80℃靠H2和空氣中的氧通過電化學(xué)的原理發(fā)電，其效率是內(nèi)燃機(jī)的2-3倍，這也是氫能將來會(huì)大有前景的最根本原因，它還有很多優(yōu)勢(shì)。量產(chǎn)的成本也會(huì)降下來，它也用貴金屬，但這些年來貴金屬的用量越來越少。另外，燃料電池貴金屬回收技術(shù)非常成熟，環(huán)保成本也不高，這是氫能的優(yōu)勢(shì)。

 

　　從上世紀(jì)90年代末期到現(xiàn)在，美國(guó)、日本、歐洲等在氫能上投資了幾百億美元，但沒有產(chǎn)業(yè)化。最根本的原因，回到能源載體理論，液體是最好的能源載體，氫氣不適合做人類大眾和公共的能源載體，因?yàn)槟茉摧d體要求最大的能量密度。同時(shí)，氫是最小的分子，意味著它最容易泄露。在露天沒有問題，但我們做過實(shí)驗(yàn)，問題是在封閉空間，尤其是像深圳這樣的地方，大部分車停在地下一層甚至三層，氫氣一旦泄露，它是爆炸范圍最寬的氣體。而且到了這個(gè)范圍內(nèi)，氫氣是最容易點(diǎn)燃的氣體。形象地比喻，一根針掉到鋼板上產(chǎn)生的火花，就可以把這個(gè)屋子點(diǎn)燃。因?yàn)闅錃獾谋ㄐ裕越ㄔO(shè)加氫站的時(shí)候需要有一定的安全距離。氫氣不好儲(chǔ)用，但這不等于氫能沒有前景。怎么做？回到我今天講的重點(diǎn)，綠色甲醇。

 

　　氫能熱起來，是因?yàn)轱L(fēng)能和太陽(yáng)能上不了網(wǎng)，棄光、棄風(fēng)太嚴(yán)重。今天中國(guó)的太陽(yáng)能大部分在內(nèi)蒙古、青海、新疆，電輸不過來，而氫比電更難輸，未來也許會(huì)建輸氫管。另外，氫氣的體積巨大，輸?shù)竭@個(gè)城市必須立馬用。這是“先有雞還是先有蛋”的問題，現(xiàn)在一個(gè)拉氫的大卡車49噸重，只能拉250公斤的氫，實(shí)際上是350公斤，但到了地方只能卸載250公斤，因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)不能太大。49噸重的卡車從西部拉到深圳，路上耗的柴油的量比運(yùn)輸?shù)臍涞哪芰窟€多。不過也不是沒有辦法。十幾年前，李書福（吉利控股集團(tuán)董事長(zhǎng)）覺得中國(guó)的石油不夠，甲醇便宜，想在汽車上用甲醇，花了很多億搞研發(fā)。貴陽(yáng)這邊有1.7萬(wàn)輛公共汽車、出租車用甲醇開車，這樣開了12年，沒有任何問題，從來沒有因?yàn)榧状嫉亩拘猿鲆黄鸸舶踩鹿省?/div>

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