氫能源未來(lái)發(fā)展還有哪些技術(shù)壁壘？戴姆勒卡車(chē)與麥肯錫合伙人的觀點(diǎn)碰撞

在近期結(jié)束的2022年世界新能源汽車(chē)大會(huì)（WNEVC 2022）上，氫能產(chǎn)業(yè)作為熱議已久的行業(yè)話題再次站上了風(fēng)口。氫能源在成為新能源交通發(fā)展新賽道的同時(shí)，也依舊面臨質(zhì)疑：比如，通過(guò)氫能源實(shí)現(xiàn)零排放經(jīng)濟(jì)或零碳未來(lái)交通運(yùn)輸是否真的可行，氫能源對(duì)日常的交通運(yùn)輸是否過(guò)于昂貴、或有些低效等等。

針對(duì)這些關(guān)于氫能源的常見(jiàn)問(wèn)題，戴姆勒卡車(chē)董事會(huì)主席、CEO杜墨（MartinDaum）近日邀請(qǐng)了麥肯錫全球高級(jí)合伙人、氣候技術(shù)及氫能源專家貝恩德·海德（BerndHeid）在戴姆勒卡車(chē)播客節(jié)目“運(yùn)輸無(wú)小事(Transportation Matters)”當(dāng)中，分享關(guān)于氫能源的真知灼見(jiàn)，解答業(yè)界對(duì)于氫能源的常見(jiàn)問(wèn)題，這些觀點(diǎn)的碰撞也是戴姆勒卡車(chē)未來(lái)發(fā)展當(dāng)中十分重要的議題。

圖1.右：戴姆勒卡車(chē)董事會(huì)主席、CEO杜墨（MartinDaum），左：麥肯錫全球高級(jí)合伙人、氣候技術(shù)及氫能源專家貝恩德·海德(BerndHeid)

問(wèn)題1：氫能源的風(fēng)口到底來(lái)沒(méi)來(lái)？

杜墨：海德先生，通過(guò)怎樣的契機(jī)讓你開(kāi)始關(guān)注氫能源燃料？

海德：把時(shí)間倒回到12年前，我們還處在評(píng)估各種不同技術(shù)的階段，分析到底哪個(gè)技術(shù)會(huì)是實(shí)現(xiàn)減碳交通運(yùn)輸?shù)淖罴堰x擇。后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)減碳以及脫碳不能押寶在某一項(xiàng)科技，而是需要將互補(bǔ)的不同技術(shù)集合起來(lái)發(fā)揮效力，而氫能源是這其中不可或缺的一項(xiàng)技術(shù)。

杜墨：在我的職業(yè)生涯當(dāng)中，氫能源曾有過(guò)至少三次高光時(shí)刻，此后往往又迅速跌入低谷。有些人并不看好氫能源的未來(lái)，認(rèn)為最終會(huì)走向終結(jié)，您怎么看？

海德：對(duì)此，我并不認(rèn)同。如果要實(shí)現(xiàn)全球減碳，我們需要將氫看做能源的載體，而非汽車(chē)動(dòng)力燃料的替代能源。以往談到氫能源的時(shí)候，我們想的往往是它和汽車(chē)電池燃料相比哪個(gè)更加有效，卻并不常想到它也廣泛應(yīng)用于工業(yè)、石化、航空、航海等多個(gè)領(lǐng)域。如果想要在這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面的減碳，氫能源是必經(jīng)之路。因此，不發(fā)展就沒(méi)法實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸領(lǐng)域真正的零碳。

杜墨：氫能源在大交通領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用的確可以作為我們談?wù)撊绾未鎯?chǔ)和運(yùn)輸綠色能源的一個(gè)重要論據(jù)。如果不考慮“綠色”這一環(huán)保因素，那的確最便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)哪茉词前ㄆ裼驮趦?nèi)的碳?xì)浠衔铩５F(xiàn)在大家都需要考慮“綠色”這一因素，所以整個(gè)能源的存儲(chǔ)和運(yùn)輸體系也會(huì)面臨巨大的變化。

海德：確實(shí)如此，而且這種變化并非僅僅是應(yīng)用層面的變化，而會(huì)影響到整個(gè)能源系統(tǒng)的布局與分配。當(dāng)前，全球范圍內(nèi)廣泛使用的能源仍然是化石能源，包括煤、天然氣和石油，所以能源分配也往往與化石能源的產(chǎn)地緊密相連。未來(lái)，如果我們希望能源體系更加低碳且清潔，那能源的分配也會(huì)向諸如太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源靠攏，會(huì)與當(dāng)前的分配布局截然不同。即便能源分配體系更多地向清潔能源集中，能源消耗的地區(qū)卻不太會(huì)產(chǎn)生變化。

在此情況下，我們需要思考的是未來(lái)如何能夠?qū)⑶鍧嵞茉摧斔徒o需要的地方。畢竟清潔能源沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)像電網(wǎng)一樣的輸送模式，這時(shí)候就需要分子化的儲(chǔ)能方式來(lái)存儲(chǔ)并運(yùn)輸這些清潔能源，此時(shí)氫能源就能夠大展身手。

問(wèn)題2：氫能源之于交通運(yùn)輸，到底是陽(yáng)春白雪的“香檳”，還是尋?？梢?jiàn)的“水”？

海德：首先，我們并不會(huì)決定分子式儲(chǔ)能的清潔能源或是電網(wǎng)輸送的電力最終會(huì)流向哪里，決定最終應(yīng)用的始終是市場(chǎng)。從市場(chǎng)的角度上來(lái)看，氫能源不僅僅是需要特殊呵護(hù)的嬌貴香檳，更是如水一般貫通諸多核心領(lǐng)域的必要能源。如果未來(lái)不使用合成燃料，我們就無(wú)法坐飛機(jī)長(zhǎng)途旅行，而氫能是制造合成燃料的基礎(chǔ)；如果未來(lái)要實(shí)現(xiàn)更加綠色的海運(yùn)，那么就需要甲醇、氨等脫碳燃料，而氫能也是生產(chǎn)這些脫碳燃料的前提。與長(zhǎng)途飛行和航運(yùn)相似，重型運(yùn)輸也是氫能源未來(lái)應(yīng)用的核心領(lǐng)域之一。

問(wèn)題3：對(duì)于卡車(chē)運(yùn)輸來(lái)說(shuō)，氫能源是否有些貴？

杜墨：可能還是會(huì)有些人覺(jué)得長(zhǎng)途空運(yùn)和航運(yùn)當(dāng)中應(yīng)用氫能源是“香檳”一樣的應(yīng)用領(lǐng)域，而在卡車(chē)這個(gè)行業(yè)，從普通人的視角來(lái)看，在每天的運(yùn)輸當(dāng)中使用氫能源會(huì)不會(huì)有些過(guò)于昂貴？

海德：首先，如果是橫向?qū)Ρ绕渌募夹g(shù)來(lái)講，氫能源確實(shí)是目前最昂貴的選擇，但主要因?yàn)槲覀兛偸窃谟邢薜牡赜蛑畠?nèi)進(jìn)行對(duì)比。本來(lái)像歐洲這些地方的可再生能源就是昂貴的，那無(wú)論怎樣比較都不會(huì)有任何的成本優(yōu)勢(shì)。

如果我們把范圍放大，放眼于歐洲以外一些氫能源成本更低的區(qū)域，譬如中東、印度和澳大利亞等地區(qū)，或許它就不是最昂貴的選擇了。然而，除了成本更低的區(qū)域，我們還需要建立全球性的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)保障氫能源的流通。

問(wèn)題4：比起其他清潔能源轉(zhuǎn)化，氫能源是否效率過(guò)低？

杜墨：當(dāng)前，有一些人不看好氫能源是因?yàn)樗茉葱侍?，直接從太?yáng)能電池板發(fā)電，總是比先生產(chǎn)氫能源，然后再用氫能源發(fā)電的效率更高。

海德：確實(shí)，直接用太陽(yáng)能發(fā)電的效率能超過(guò)95％，但問(wèn)題是我們不是隨時(shí)隨地都能采用這種辦法。在某些場(chǎng)景中，你可以用電池解決這個(gè)問(wèn)題，比如城市交通和家庭取暖。如果脫離這些場(chǎng)景，氫能源所帶來(lái)的好處則遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中所產(chǎn)生的損耗。

杜墨：的確，能源效率的轉(zhuǎn)化也在于如何使用能源。如果我使用氫能源來(lái)生產(chǎn)電力為電池充電，可能造成的能源損耗較大，實(shí)現(xiàn)的效率轉(zhuǎn)化較低；但這是否意味著我需要通過(guò)直接在汽車(chē)或卡車(chē)當(dāng)中燃燒氫燃料或是將其轉(zhuǎn)化為電能驅(qū)動(dòng)出行呢。

問(wèn)題5：氫能源到底有多“綠”？

海德：我也會(huì)經(jīng)常問(wèn)自己這個(gè)問(wèn)題。也許是因?yàn)槲覀兞?xí)慣于電氣化的生活，有些人認(rèn)為電力與氫能源是對(duì)立的，在我看來(lái)這個(gè)是完全錯(cuò)誤的。它們是相輔相成，一個(gè)是電子級(jí)的清潔，一個(gè)是分子級(jí)的清潔。比起用各種顏色（比如綠色或藍(lán)色）來(lái)冠名，我更喜歡“清潔”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，因?yàn)樗淤N切地描述了氫能源生產(chǎn)過(guò)程的低碳性。

杜墨：在我看來(lái)，未來(lái)的世界終將走向的不是“碳中和”而是“零碳排放”。因此，對(duì)于氫能源的稱謂無(wú)論是“綠色氫能”還是“清潔氫能”，都需要保證其不會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生二氧化碳的排放。如果不符合這個(gè)要求，那么在我看來(lái)其實(shí)都不是真正的清潔能源。例如，我們認(rèn)為天然氣的“清潔能源”印象離不開(kāi)出色的營(yíng)銷，而其“清潔”也只是和柴油對(duì)比而言更有優(yōu)勢(shì)。所以，我們要發(fā)展的氫能源必須是清潔的，我們也將會(huì)推動(dòng)氫能源的普及。從電池的角度來(lái)說(shuō)，我當(dāng)然也同樣支持通過(guò)燃燒天然氣為電池充電，或者是通過(guò)改善柴油燃燒效率來(lái)降低對(duì)地球環(huán)境的影響。

問(wèn)題6：氫能源項(xiàng)目容易失敗的原因是所需投資太高？

海德：我們研究了基礎(chǔ)設(shè)施這個(gè)一開(kāi)始很容易被忽視的因素。從交通運(yùn)輸業(yè)角度來(lái)看，我們當(dāng)前所處的階段當(dāng)中凈零排放汽車(chē)普及率只有個(gè)位數(shù)。如今的電動(dòng)車(chē)價(jià)格便宜，也很容易買(mǎi)到。

在規(guī)劃能源路徑伊始，布局電動(dòng)交通運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施很便宜而氫能源的基礎(chǔ)設(shè)施則價(jià)格高昂。隨著后續(xù)對(duì)電網(wǎng)的改造升級(jí)，人們則需要對(duì)電力電網(wǎng)進(jìn)行大量投資，這點(diǎn)往往會(huì)被人們所忽視。一個(gè)普通卡車(chē)能源站點(diǎn)就需要一個(gè)相當(dāng)于城市里2萬(wàn)5,000人所使用的能源。

杜墨：這對(duì)交通運(yùn)輸業(yè)非常重要，不要只看到卡車(chē)的生產(chǎn)，而且要看到如今的能源消耗，如果我們想拯救地球，以長(zhǎng)途運(yùn)輸為主要特點(diǎn)的卡車(chē)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)途卡車(chē)的作用非常重要，在歐洲它們每年行駛超過(guò)12萬(wàn)公里，在美國(guó)行駛超過(guò)15萬(wàn)英里。長(zhǎng)途運(yùn)輸中的某條路線通常以1,000或2,000公里起跳。這種天量的運(yùn)輸里程匯總起來(lái)會(huì)得出一個(gè)必然結(jié)論，就是我們必須在長(zhǎng)途運(yùn)輸環(huán)節(jié)脫碳。這就需要大量的基礎(chǔ)設(shè)施的投資。

海德：您也剛剛提到，卡車(chē)行業(yè)其實(shí)不復(fù)雜，總體擁有成本（TCO）是行業(yè)最重要的考量因素。如今，我們也需要將基礎(chǔ)設(shè)施投資作為因子合并到TCO的考量當(dāng)中。我們需要測(cè)算，每公里或者每英里的成本是多少，而這樣的計(jì)算必須包括二氧化碳的排放，這是環(huán)保方面的成本。所有超過(guò)500公里的地方，算上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)因素，氫能源是零排放的最優(yōu)技術(shù)；500公里以內(nèi)，電池則是更好的選擇。對(duì)能源的選擇的影響因子很多，但這是一個(gè)很好的經(jīng)驗(yàn)法則。

杜墨：現(xiàn)階段，大家在路上看到的氫能源卡車(chē)數(shù)量很少，是因?yàn)闅淠茉醇夹g(shù)的門(mén)檻很高，它需要大量投資且十分耗時(shí)?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，2026到2035年卡車(chē)行業(yè)將會(huì)飛速發(fā)展。這一階段人們對(duì)能源的需求將持續(xù)激增。人們看到了電能的巨大潛力，并大力投資電力和電網(wǎng)。但氫能源則能在一些長(zhǎng)途路線和計(jì)劃外的路線上發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。到2035年，人類社會(huì)必須決定如何儲(chǔ)存和運(yùn)輸綠色能源。北半球是全球的工業(yè)化地區(qū)，必須大量進(jìn)口能源，這就必然涉及到分子級(jí)的氫能源了。

海德：我不認(rèn)為這個(gè)世界只有氫能源這一個(gè)選項(xiàng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，氫能源可以占到全球能源需求的22%，大概是6.6億噸。能源系統(tǒng)永遠(yuǎn)是多樣的。有些應(yīng)用可以直接運(yùn)用可再生能源，而在涉及到遠(yuǎn)距離、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸?shù)那闆r下，氫能源就非常有優(yōu)勢(shì)。

杜墨：這也正如戴姆勒卡車(chē)的長(zhǎng)期戰(zhàn)略，即電池和氫能源不是對(duì)立的。純電動(dòng)和氫燃料電池卡車(chē)，我們公司內(nèi)部稱之為零排放車(chē)輛。我們?cè)噲D在電動(dòng)卡車(chē)和氫能源卡車(chē)之間找到盡可能多的共性，例如兩者具有相同的駕駛性能和近似的駕駛感受。最終，客戶只需要關(guān)心他們是充電還是加氫，僅此而已。

小結(jié)：正如所說(shuō)，作為公認(rèn)的清潔能源，氫能被學(xué)界認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的關(guān)鍵能源，并正在成為全球深度脫碳變革中的重要一環(huán)。目前，在中國(guó)市場(chǎng)，不少的龍頭企業(yè)開(kāi)始搶灘布局，各地政策也發(fā)布了有利政策進(jìn)行支持。隨著氫能的發(fā)展步伐加快，一些短板問(wèn)題也在逐漸凸顯，如何實(shí)現(xiàn)氫能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展是大家共同關(guān)注的話題。相信隨著戴姆勒卡車(chē)等卡車(chē)企業(yè)的逐步深入，技術(shù)將得到更多的提升，為脫碳變革和高效物流帶來(lái)更多助力。