加州绿氢微电网背后的真相

知名行业网站 cleantechnica 经常刊登不看好氢能的文章。

其最新刊文：“绿色”加州微电网背后的高碳真相

刚刚投入使用的卡利斯托加氢能微电网，是一个能说明公共资金如何最终流向那些承诺多多却收效甚微的能源项目的典型例子。

乍一看，这个项目的初衷似乎是好的。太平洋煤气电力公司（PG&E）将其定位为一项韧性措施，旨在应对加州社区因野火导致的电网中断问题。

其理念是在停电时通过氢燃料电池系统为当地供电，从而避免使用柴油发电机以及随之产生的排放。这个说法很容易推销给监管机构、政客和居民。

但问题是，就排放和效率而言，其实际表现与新闻稿中所描绘的清洁、前瞻的形象相去甚远。

这个微电网使用的氢气并非来自当地的清洁电力生产。它来自乔治亚州 Plug Power 公司的并网电解槽，距离此地超过 2800 英里。

该工厂依靠乔治亚州的电网运行，2023 年该电网的平均碳强度约为每千瓦时 0.33 千克二氧化碳。电解生产 1 千克氢气大约需要 57.5 千瓦时的电力。

将氢气液化以便跨州运输，每千克还需额外消耗约 12 千瓦时。这意味着，生产和液化每千克氢气在源头消耗的总电力接近 69.5 千瓦时。再乘以乔治亚州的碳强度，得出每千克氢气在离开该州之前，就已经产生了约 23 千克的二氧化碳排放。

用卡车将液态氢运输到全国各地还会增加少量排放。现代低温拖车可装载略多于 4 吨的氢气。在 2800 英里的运输过程中，每交付 1 千克氢气约产生 0.5 千克二氧化碳。与生产和液化过程中的排放量相比，这个数字几乎微不足道，但仍使在加州交付的每千克氢气的总排放量达到约 23.6 千克二氧化碳。

当然，氢气会蒸发，美国的低温氢气卡车通常不会收集蒸发的氢气，不过卡利斯托加的设施显然会收集并利用这些蒸发的氢气，因此每交付 1 千克氢气还要再增加 1 千克或更多的二氧化碳当量排放。

氢气运抵后，会在固定式质子交换膜燃料电池中重新转化为电力。即使是这种规模的系统，其效率处于上限水平（约 50%），每千克氢气也只能产生约 16.6 千瓦时的电力。

用总排放量除以能源输出量，就意味着卡利斯托加所输送电力的碳强度在每千瓦时 1400 至 1600 克二氧化碳之间。这是加州电网平均水平的好几倍，甚至比现代柴油发电机的表现还要差。

有一家相关公司 —— 稍后会详细提及这两个常见的 “嫌疑人”—— 声称这种氢气符合联邦标准，即每千克氢气排放 4 千克二氧化碳，但其中的缘由却模糊不清。

这就引出了一个问题：公共资金当初为何会投向这样一种解决方案？州和联邦的项目以及公用事业用户的资金，正被用于资助那些碳强度高于它们本应取代的电网的系统。

部分原因在于，政策更倾向于那些看得见、摸得着的基础设施，这些设施可以用来剪彩和拍照，而不是那些成本更低、性能更好但不那么上镜的解决方案。

很大一部分原因在于，加州是氢能荒唐行为的集中地，萨克拉门托有众多游说机构不断施加影响，以确保公共资金的大门始终敞开。

另一个原因是像 Plug Power 这样的公司根深蒂固的存在，该公司几十年来一直在与政策制定者建立关系，尽管它从未实现盈利，且在财务上的表现一直不佳。像卡利斯托加这样的项目为这类公司提供了收入和市场存在感，却在脱碳方面毫无益处。

卡利斯托加的人口仅 5022 人，显然无法承担加州公用事业委员会批准太平洋煤气电力公司在这个既耗费资本又耗费运营成本的供电方式上投入的 4630 万美元。该镇每年的预算仅约为 1400 万美元。

而且，这个小型乡村小镇并非没有空间安装大型太阳能电池板和电池组，但能源 Vault 公司声称，只能从该市租赁到一块较小的土地，所以他们无法采取任何合理的措施。

同样不足为奇的是，来自能源行业其他颇具争议领域的公司现在也开始涉足氢能领域。能源 Vault 最初提出了一种重力储能概念，涉及堆叠和降低巨大的混凝土块。从一开始，其物理原理和经济性就比不上抽水蓄能或电池储能，而且实际部署也很有限，只有一个在运行，并且没有关于价格或独立性能评估的公开信息。

对于一家其技术未能满足市场需求的上市公司来说，面临的挑战是如何创造一个新的增长叙事，以吸引投资者和政府的关注。

氢能不断有公共资金投入的消息公布，且被描绘为未来的清洁燃料，显然是一个合适的选择。能源 Vault 将氢能存储纳入其业务组合的举动几乎是必然的，不管这项技术是否会比其最初的概念表现更好。

当然，在通过特殊目的收购公司上市后，它迅速进入了锂电池储能系统领域，并借此成为一家资金严重过剩的电池储能开发商。

用于电网应用的氢能存储在物理原理上并不占优势。其往返效率远低于电池或抽水蓄能。压缩或液化过程会增加大量的能源成本，而且基础设施的建设和维护成本也很高。

卡利斯托加微电网和能源 Vault 的氢能野心之间的共同之处，并非技术优势，而是企业生存需求与公共资金优先事项的一致。那些商业模式表现不佳的公司，有强烈的动机将自己定位为政策正在创造需求（无论经济上是否合理）的领域的参与者。

对于政策制定者来说，创造就业的说法、当地基础设施支出以及绿色叙事的结合可能颇具说服力。如果不仔细审视实际表现，结果就是这些项目消耗了稀缺的资金，却在减排或提高韧性方面收效甚微。

加州因野火引发的电网问题确实存在，但有一些经过验证的替代方案可以更有效地解决这些问题。

太阳能电池板与电池相结合，可以独立于电网运行数天，并且可以根据像卡利斯托加这样的社区的需求进行规模调整。使用可持续来源燃料的热储能或生物燃料发电机，可以以低得多的生命周期排放量提供韧性保障。

这些解决方案缺乏氢能的新奇感，也没有重力储能塔那样壮观的建筑景象，但它们切实可行，并能带来可衡量的成果。

而且如前所述，目前的氢能解决方案比使用柴油发电机的碳排放更高。

从卡利斯托加项目中得到的教训是，良好的意图和公共投资并非必然会带来良好的结果。

如果不将技术选择与现实世界的表现和生命周期排放相结合，社区可能会在清洁能源的幌子下，陷入高成本、高碳的发展路径。氢能作为一种叙事的吸引力，将继续吸引那些需要向投资者讲述新故事的公司，但吸引力并不等同于适用性。

政策制定者和监管机构需要超越表面现象，评估他们资助的项目是否真的在推动能源系统向更低排放和更高韧性的方向发展，还是仅仅在维持一个长期存在的技术死胡同的最新篇章。

（文章翻译自Michael Barnard/cleantechnica，仅供业内或关注人士参考，不代表铂道观点）