在15 年前，氫能源和新能源類別里鋰電池、光伏太陽能電池的應(yīng)用，有大致相當(dāng)?shù)睦щy和希望；但 15 年過后，氫能已經(jīng)漸漸邊緣化。在這條賽道上，還有最后一位選手沒有放棄，那就是日本。
2022年 5 月份，馬斯克接受《金融時(shí)報(bào)》采訪時(shí)，被問到氫能源是否可以加速?gòu)幕茉崔D(zhuǎn)型到清潔能源。馬斯克的回復(fù)斬釘截鐵，他說：我已經(jīng)被問過一兩百次對(duì)于氫能源的看法了，從存儲(chǔ)到制備，它都不是一種好的選擇，我不會(huì)參與氫燃料電池的辯論，因?yàn)槲矣X得這極端愚蠢。
和馬斯克有類似看法的還有大眾汽車的CEO。他說，盡管鋼鐵行業(yè)、化工行業(yè)和航空業(yè)都需要綠氫，但它不應(yīng)該出現(xiàn)在汽車行業(yè)中，綠氫成本太高且難以運(yùn)輸。但豐田的董事長(zhǎng)豐田章男認(rèn)為，氫能才是終極能源，不只是在汽車領(lǐng)域，而是在整個(gè)能源領(lǐng)域。盡管發(fā)言的都是業(yè)界大佬，但馬斯克本來就以純電動(dòng)汽車起家，豐田章男也在氫燃料電池汽車上開發(fā)了20 年，雙方都屬于利益相關(guān)者，我們還是要更客觀的看看氫能源的現(xiàn)狀。氫能源的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：第一，消耗能源階段的反應(yīng)的副產(chǎn)物只有水，沒有溫室氣體。第二，資源豐富。因?yàn)樗芯陀袣?，而地球表?span style="margin:0px;padding:0px;outline:0px;font-family:Calibri;max-width:100%;box-sizing:border-box !important;overflow-wrap:break-word;">70%是海洋。第三，作為氣體，運(yùn)輸和儲(chǔ)藏方式可以參考天然氣。但是，一旦氫能源落實(shí)到工程實(shí)施上，困難就遠(yuǎn)比優(yōu)勢(shì)多多了：今天，全球96% 的氫是通過化石能源加工而來的。而一旦使用這樣的氫驅(qū)動(dòng)其他設(shè)備，效率當(dāng)然還會(huì)有損失，不如直接使用化石能源更節(jié)約。而且，這還沒有算制造氫能的過程中額外增加的碳排放。具體來說，氫氣都需要加壓到700個(gè)大氣壓左右，壓縮過程需要消耗的能量大約是燃燒這些氫所產(chǎn)生的總能量的 3% 左右。其次，一個(gè)很尷尬的事實(shí)是，氫氣瓶子太貴了。有點(diǎn)像娃哈哈礦泉水那樣，其實(shí)瓶子的價(jià)格比水要貴。這一點(diǎn)對(duì)高壓氫氣來說更是如此。高壓氫氣比高壓其他氣體更不容易存儲(chǔ)，原因是氫氣會(huì)鉆入金屬的化學(xué)結(jié)構(gòu)的縫隙里，導(dǎo)致金屬斷裂，在行業(yè)中叫作“氫脆”。所以，存儲(chǔ)氫就不能像存儲(chǔ)高壓氧一樣使用鋼，而是要用到致密的碳纖維材料。這東西非常貴。今天，氫燃料電池車?yán)锏膬?chǔ)氫瓶主要有兩種壓力規(guī)格，一種是350 個(gè)大氣壓的，一種是 700 個(gè)大氣壓的。咱們以占比最多的 700 個(gè)大氣壓的儲(chǔ)氫瓶來看，瓶子的價(jià)格，一個(gè)是 3500 美元，合算成人民幣是23000 多塊。而一個(gè)瓶子里裝的氫氣大約是5 公斤。在日本，每公斤綠氫的生產(chǎn)成本大約是 15 元人民幣，哪怕按中國(guó)每公斤綠氫生產(chǎn)成本 38 塊錢來算，瓶子里的東西也才不到 200 塊錢?？善孔右呀?jīng) 2 萬多塊錢了。所以，氫能源的成本不得不考慮高昂的容器價(jià)格。而除了制備成本高之外，氫能源的運(yùn)輸成本也高。今天，絕大部分氫氣的運(yùn)輸都采用200 公里內(nèi)運(yùn)輸車灌裝運(yùn)輸。而這樣的車?yán)钠鋵?shí)是什么東西呢？典型的比例是這樣：一輛重載卡車，貨物重量50 噸，實(shí)際上只拉了 500 公斤氫氣。之所以專門拉氫氣的車上貨物只有 1% 是氫氣，是因?yàn)檠b氫氣的瓶子太沉了，占了 99% 的重量。馬斯克所說的愚蠢就是指這一點(diǎn)。這個(gè)過程浪費(fèi)了大量汽油、柴油自不必說。如果為了多拉一些，比如提高比例，讓貨物中有5% 是氫，還有 95%是瓶子的重量，雖然聽著也離馬斯克所說的“愚蠢”不太遠(yuǎn)，但也成倍提高了運(yùn)輸效率。這樣行嗎？
不行。因?yàn)檫@需要把儲(chǔ)氫瓶的壓力從700 個(gè)大氣壓提升到 3500 個(gè)大氣壓，換用更沉、更貴的瓶子自不必說，只算加壓過程耗費(fèi)的電能就已經(jīng)無法承受了。因?yàn)榧訅旱?nbsp;3500 個(gè)大氣壓的過程耗費(fèi)的能量，大約是燃燒這些氫氣產(chǎn)生的總能量的 1/3。
唯一可以考慮的是使用管道運(yùn)輸，利用現(xiàn)有天然氣管道，在里面混入氫氣。這樣可以避免氫脆問題，但卻要改造天然氣管道的出口，在加氫站把氫氣單獨(dú)分離出來。這需要前期投入數(shù)以億計(jì)的費(fèi)用。其實(shí)在20 年前，鋰電池、太陽能光伏電池、氫燃料電池面臨著差不多的困難，仔細(xì)分析一下，都是希望無限、困難多多。當(dāng)時(shí)各國(guó)的選擇決定了今天的新能源方向。我們分別看：歐洲和美國(guó)是類似的，超過一半的力量是企業(yè)貢獻(xiàn)的，它們各自依照自身優(yōu)勢(shì)搞創(chuàng)新，哪個(gè)方向的都有。與此同時(shí)，還有一小半力量是政府主導(dǎo)的。政府依照國(guó)家科學(xué)院和智庫(kù)組織選擇其中一些發(fā)展方向，作為重點(diǎn)補(bǔ)貼對(duì)象。政府的補(bǔ)貼，再加上企業(yè)自身的努力，鋰電池和太陽能電池在初期獲得了優(yōu)勢(shì)，后來逐漸成長(zhǎng)為主流。中國(guó)的情況有所不同，絕大部分的發(fā)展方向都是由政府補(bǔ)貼推進(jìn)的，只不過各種方向上都有補(bǔ)貼。由于歐美在新能源技術(shù)上推進(jìn)更早，經(jīng)驗(yàn)可以直接借鑒，于是造就了中國(guó)在新能源方向上的補(bǔ)貼也是以鋰電池和太陽能電池為主。而日本和歐美、中國(guó)都不一樣。日本的科技發(fā)展是由幾家巨型公司推進(jìn)的，政府的政策跟著這些企業(yè)的選擇走。1990年代初，豐田、日產(chǎn)、本田都啟動(dòng)了氫燃料電池的研發(fā)。這引起了日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)的重視，并在 1993 年設(shè)立了“氫能源系統(tǒng)技術(shù)研究開發(fā)”項(xiàng)目，維持十年，十年后日本車企開始制造出了氫燃料電池車。之后，日本的新能源發(fā)展方向就順著氫能源走了下去。在2013 年安倍執(zhí)政時(shí)期提出的《日本再?gòu)?fù)興戰(zhàn)略》里，發(fā)展氫能源被提升為國(guó)策，提出“氫能源社會(huì)”的概念，將“氫電、氫車、氫家”定義為日本社會(huì)的三大支柱。也就是能源結(jié)構(gòu)上，全社會(huì)層面切換到氫。日本的科技發(fā)展模式和歐美不同，它在多樣性上的規(guī)模類似于美國(guó)十幾分之一的體量。憑實(shí)力而言，在那些日本深耕的領(lǐng)域，實(shí)力和歐美頂尖企業(yè)不相上下，比如七十年代的經(jīng)濟(jì)適用型汽車和八九十年代的消費(fèi)類電子產(chǎn)品，日本都押對(duì)了寶。但不利因素是，一旦押錯(cuò)了寶，那就是巨大的損失。而在新能源領(lǐng)域，日本從規(guī)劃的一開始就押注氫氣，而且后來也真的在氫燃料電池相關(guān)領(lǐng)域做到了非常棒的水平。今天，全球超過一半的氫燃料電池的專利是日本公司的。作為對(duì)比我們可以看看5G 標(biāo)準(zhǔn)的專利，華為是不折不扣的重要廠商，但也只有 20% 的專利。所以，一旦今后世界真的是以氫能源為主流，那全球所有和能源相關(guān)的設(shè)備大都要給日本公司交技術(shù)授權(quán)費(fèi)。僅此一項(xiàng)，就能讓日本擺脫90 年代持續(xù)至今的衰退，成為能源強(qiáng)國(guó)，甚至經(jīng)濟(jì)逆勢(shì)增長(zhǎng)。
但是，哪種能源可以成為主流并不是老天在冥冥之中注定的，而是所有參與者各自施加影響后生長(zhǎng)出來的結(jié)果。當(dāng)絕大部分參與者都沒有把氫能源當(dāng)作主力去施加歷史影響的時(shí)候，氫能源生長(zhǎng)的速度就是不如鋰電池、太陽能電池快，于是日本賭贏的概率就會(huì)很小。在鋰電池和太陽能電池領(lǐng)域，上下游的每一個(gè)角落都有公司和科學(xué)家試圖解決困難、分一杯羹。十五年前，很多業(yè)界專家預(yù)測(cè)取消補(bǔ)貼根本無法維持的方向，今天都已經(jīng)可以在零補(bǔ)貼的情況下自我造血了。而日本在氫能源方面，確實(shí)也解決了不少問題。如果在另外一個(gè)平行世界里，在1990 年代，歐美也選擇了氫能源這條賽道的話，估計(jì)今天氫能源的發(fā)展會(huì)比鋰電池和太陽能電池更好。但可惜，今天我們存在的這個(gè)世界上，只有日本一家在氫能源領(lǐng)域深耕，其他國(guó)家今天即便發(fā)展這些技術(shù)，也大多是直接從日本引進(jìn)的。局勢(shì)發(fā)展到現(xiàn)在，甚至一些日本企業(yè)也放棄了最初的信仰。本田和日產(chǎn)都紛紛宣布暫停氫燃料車的研發(fā)，僅剩豐田一家苦苦支撐。對(duì)于氫能源社會(huì)三大支柱的提法來說，氫車這根支柱已經(jīng)削弱了一半，而氫電和氫家的成熟還遙遙無期。當(dāng)然，日本在氫能源上積累的技術(shù)也不會(huì)白白浪費(fèi)掉。對(duì)其他國(guó)家來說，作為能源補(bǔ)充角色的氫能源技術(shù)，也許會(huì)在十幾年或者幾十年后終于進(jìn)展到和日本今天旗鼓相當(dāng)?shù)乃?。而那時(shí)，絕大部分專利已經(jīng)過了20 年保護(hù)期。從氫能源在日本的發(fā)展我們可以看到，多樣性演化對(duì)社會(huì)的重要性。日本企業(yè)的規(guī)模本身就很大，又影響國(guó)家政策向自己傾斜，于是必然擠壓其他可能性的生長(zhǎng)。世界上比日本的技術(shù)水平還要高的國(guó)家并不多，要求每個(gè)國(guó)家都實(shí)現(xiàn)技術(shù)的多樣性發(fā)展并不現(xiàn)實(shí)，于是技術(shù)的多樣性發(fā)展就只能來自開放與合作。而實(shí)現(xiàn)開放與合作的前提是，遵守大家都認(rèn)可的游戲規(guī)則。
