福布斯最新刊文,深度分析导致美国氢能发展陷入如今状况的五大因素。

2003 年,在国情咨文演讲中,乔治·W·布什总统勾勒出一个关于更清洁能源未来的宏伟愿景。站在国会与全国民众面前,他宣布了一项斥资 12 亿美元的计划,用于研发氢动力汽车,并断言:“如今刚出生的孩子,其人生中第一辆座驾将由氢驱动,且实现零污染。”

他的呼吁直切要害:减少对进口石油的依赖,大幅降低汽车尾气排放。毕竟,氢气燃烧后的产物仅有水。

如今,当年那个新生儿已年满 22 岁,然而,本应引领他们驶向更清洁未来的氢动力汽车却踪迹难觅。事实上,除了少数试点(美国唯一氢能州——加州),氢动力汽车几乎无人问津。那么,这期间究竟发生了什么?

承诺与问题

布什的演讲并非只是一场政治作秀。当时,氢燃料电池被视作汽油驱动内燃机的潜在长期替代方案。丰田、本田等汽车制造商正大力投入氢动力汽车原型的研发。

随着油价攀升,利用宇宙中储量最为丰富的元素来生产清洁能源,至少从理论层面来看,颇具合理性。

但二十年后的今天,氢能经济未能以任何切实有效的方式惠及普通消费者。背后原因错综复杂,其中五个关键因素尤为凸显。

未能建成的基础设施

氢气是一种体积能量密度较低的气体,需被压缩至高压状态或者液化,然后从生产设施运输至最终目的地,而这些步骤都极为耗能。汽车使用氢气,需要一套与汽油车或电动汽车截然不同的加氢基础设施。

这可不是一个小障碍,而是一个需耗费数十亿美元才能跨越的巨大阻碍。与电动汽车可在家中或越来越多的公共停车场充电不同,氢能汽车依赖专门的高压加氢站,而建设和维护这些加氢站的成本高昂。

当前,美国境内的公共加氢站数量不足 60 座,且几乎全部集中在加利福尼亚州。倘若没有覆盖全国的基础设施网络,消费者广泛采用氢能汽车便无从谈起。而若缺乏消费者市场,基础设施投资在商业层面也就缺乏可行性。这就形成了一个“先有鸡还是先有蛋”的困局,目前尚无明确的破解之法。

清洁氢气的成本

目前,全球约 95% 的氢气通过天然气制取,这一生产过程会排放大量二氧化碳。这种氢气被称作“灰氢”,价格较为低廉,但其碳排放对环境的污染不容小觑。“绿氢”则是通过可再生能源电解水制取,能够避免碳排放,然而其生产成本却是灰氢的两到三倍。

政府补贴能够激励绿色氢能的生产,可特朗普总统的相关法案却将从 2026 年起终止针对氢能的 45V 税收抵免,这极有可能阻碍新兴的绿色氢能项目,严重制约其发展进程。

电解槽技术在持续改进,成本也在缓慢下降。但绿色氢能要与汽油和电网电力竞争,依旧困难重重。在生产成本大幅降低,或者通过碳定价来营造公平竞争环境之前,氢能用于交通运输领域在经济上仍将处于劣势。

纯电动汽车的崛起

2003 年,氢燃料电池与纯电动汽车(BEV)都在角逐零排放交通的未来。当时氢能发展势头强劲,丰田的首款燃料电池汽车于 2002 年便已在美国上路。但随后特斯拉横空出世,各类电动汽车产品也如雨后春笋般涌现。

过去 15 年间,锂离子电池在电池密度、充电基础设施以及制造规模等方面取得显著提升,使得纯电动汽车成为主流清洁能源技术。汽车行业押注电池技术,最终收获了成果。如今,全球汽车制造商计划到 2030 年在电动汽车和电池领域投资 1.2 万亿美元,相比电动汽车的投资体量,对氢动力汽车的投资近乎于无。

政策冲击

不同总统执政期间,美国能源政策缺乏一致性,这给每一种能源选择都带来了挑战。尽管布什政府最初积极推动氢能发展,但在后续几届政府中,政策支持逐渐减弱。

奥巴马总统着重强调电池电动汽车和太阳能;特朗普总统则将重点放在化石燃料上。

直至近年来,在《通胀削减法案》和两党基础设施法案的推动下,氢能才重新获得部分联邦政府的支持。

但即便如此,大部分支持仍流向了氢能的工业应用领域,如钢铁、氨、长途卡车运输等,而非个人车辆。倘若没有持续且具有针对性的补贴以及政策协调,在以电池技术为主导的市场中,氢能汽车可能依旧只能作为一种小众解决方案存在。

效率困境

氢能最大的弊端之一在于其能源效率低(储运瓶颈导致)。要为氢动力汽车提供动力,首先需发电,利用电能将水分解成氢气,接着压缩并运输氢气,最后再将其转化为汽车动力。每一个步骤都会造成能量损耗。

相比之下,纯电动汽车直接储存电能,能量浪费更少。最终结果如何呢?纯电动汽车利用可再生能源的效率是氢动力汽车的三倍。从数据来看,氢动力汽车并不占优势,至少在乘用车领域是这样。

氢能仍有发展前景

尽管面临诸多挑战,氢能依旧是全球最为重要的工业化学品之一。实际上,在重型卡车、航运和航空等电池应用面临困难的领域,氢能正受到越来越多的关注。

如果我们要实现某些工业过程的脱碳,比如炼钢和化肥生产,氢能也至关重要。

国际能源署预测,清洁氢能在未来实现净零排放的进程中将发挥关键作用。但这一作用更可能体现在为货船和工业熔炉提供动力,而非个人交通工具领域。

超越时代的愿景?

值得称赞的是,当年乔治·W·布什对于氢能经济的愿景,是基于创新、减排以及保障能源未来的美好愿望。但事实证明,将这一愿景付诸实践远比怀揣雄心壮志要艰难得多。

2025 年,氢能依然充满希望,但它并非如许多人曾经期待的那般,是解决能源问题的万能良药。未来的发展道路需要技术上的重大突破、监管政策的明确性,以及对氢能真正具有增值潜力的领域形成符合实际的预期。坦白说,这些在 2003 年就已被提及。

当年树立的氢能远大梦想方向是正确的。只是,正如过去二十年所看到的那样,要将这一梦想变为现实,所面临的阻碍远比许多支持者最初预想的要多得多。

【信息来源:Robert Rapier / Forbes】