近期,從北京車展再到電動汽車百人會成立,電動汽車再度成為行業(yè)熱點。但就中國具體的能源國情而言,以煤炭發(fā)電絕對主導(dǎo)的電力結(jié)構(gòu)使得我國一般意義上的電動汽車并不能真正成為減少排放、控制霧霾的“救世主”,而特殊的電動汽車如燃料電池汽車才可能是我們追求的終極目標(biāo)。
氫能源汽車示意圖
據(jù)研究,在煤電情形下,電動汽車的碳排放并不比汽柴油燃料汽車少,甚至有時還要多于后者。當(dāng)然,我們會看到電動汽車周圍確實干凈了很多,這也是事實。但我們不要忘了火電廠那些異常敦實壯觀的大煙囪,電動汽車所用的電就是在那個環(huán)境下生產(chǎn)的。所以,要說那個城市因為發(fā)展電動汽車而空氣質(zhì)量大為改觀,一個重要前提就是城市的電絕大部分是由外部輸送進(jìn)來的。
如北京市2013年全社會用電量為913億度,這其中的577億度卻是來自域外,當(dāng)然也就是排污也在域外發(fā)生了,北京如果自己承擔(dān)自用電發(fā)電所帶來的污染,霧霾嚴(yán)重程度將不可想象。北京的汽車如果全部換成電動汽車,排污將不是減少了三分之二,而是轉(zhuǎn)移了三分之二。上海、重慶都是污染轉(zhuǎn)移的受益者,因為他們都有三分之一左右的電力來自域外。天津、浙江、江蘇等地也都是用電量明顯大于發(fā)電量。當(dāng)然,進(jìn)一步看一下這一省份的電力結(jié)構(gòu),是煤電為主,還是水電為主,更有助于我們權(quán)衡電的應(yīng)用給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來了什么。廣東、浙江還因為發(fā)展了核電,如以此為動力,電動汽車對環(huán)境改善還是更能起到正面作用的。
加氫站
與之相反,如果電動汽車大發(fā)展了,內(nèi)蒙古、山西將不得不承擔(dān)更多的污染之痛,陜西稍次之,即便現(xiàn)在有些煤炭富集、火電發(fā)達(dá)地區(qū)是地廣人稀,但是環(huán)境的惡化還是潛在的積累過程。對于發(fā)電量和用電量比例關(guān)系不同的省份,發(fā)展電動汽車的實際效果可能會大相徑庭,發(fā)電量大于用電量的省份和城市,碳排放并沒有減少,所以實際意義不大。
新能源汽車的減排關(guān)鍵點在于能源利用的全周期是無污染或低污染的。正因為中國的電力結(jié)構(gòu)仍然是煤電為主,所以依托于電力的混合動力汽車和電力汽車注定還是有較高污染的。2013年,我國煤炭、石油等化石能源發(fā)電裝機(jī)占總裝機(jī)容量的比例接近70%,但其發(fā)電量卻占到總發(fā)電量的比例接近80%,以煤電為主的地位仍然沒有較大改變。如果將這些電力轉(zhuǎn)變?yōu)楹穗?,排放就會大為降低。如果要是風(fēng)能、太陽能、潮汐能,排放更會直線下降,甚至趨近于零排放。
但是目前風(fēng)能、太陽能、潮汐能由于能源受自然條件影響較大相當(dāng)不穩(wěn)定,由其發(fā)電需要電網(wǎng)足夠強(qiáng)大,不然忽高忽低的上網(wǎng)電就會對電網(wǎng)構(gòu)成強(qiáng)烈的沖擊甚至致命的崩潰式影響,所以,這些電尤其是風(fēng)電常常被稱為“垃圾電”,即便發(fā)了電,電網(wǎng)公司也不愿接受其上網(wǎng)。而眾所周知,電是較難儲存的,蓄電的成本相當(dāng)高,而且蓄電容量極為有限,可以忽略不計。因此,把這些“垃圾電”也包括傳統(tǒng)電網(wǎng)上的富余電量儲存就是一個極為有意義的研究課題方向。
富余電力制氫并儲能進(jìn)而應(yīng)用為汽車能源是一個極好的產(chǎn)業(yè)鏈方案。當(dāng)前,氫從制備、儲存到使用的安全性都已基本解決,氫能夠擔(dān)負(fù)儲能載體的重任,特別是富余電力制氫并儲存轉(zhuǎn)化成汽車能源不僅解決了汽車的能源,也為風(fēng)電等垃圾電甚至富余電力找到了出路。據(jù)調(diào)查,因為沒有足夠的電網(wǎng)通道把電送出內(nèi)蒙古,目前蒙西電網(wǎng)約三分之一的火電機(jī)組被迫停機(jī),超過42%的風(fēng)電機(jī)組棄風(fēng),這樣就有近700億度的電窩在內(nèi)蒙,如果鉚足勁發(fā)電,風(fēng)電和火電機(jī)組都滿發(fā),最多可多生產(chǎn)900億度電,基本上就夠滿足北京全年用電量。其實,不對外輸出也可以,用來制氫并儲存是使能源更為長存的利用,而電必須是現(xiàn)輸現(xiàn)用,是一過性的。
可以說,制氫路線也是不一而足。不僅電力能制氫,日本已經(jīng)研究太陽能制氫供燃料電池車使用的技術(shù)方案,還有生物質(zhì)能也都可以制氫,包括從污水處理廠的沼氣中通過提取熱、電、氫的熱電冷三聯(lián)產(chǎn)法提供低價氫。再有,很多石化企業(yè)排放的廢氣中就有氫氣,當(dāng)然從廢氣中再把氫氣分離出來并進(jìn)而提純,僅上海的化工企業(yè)就可以提供20萬輛氫能汽車的燃料。