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当氢能遇到数字化

作者:武魏楠 来源:ERR能研微讯 时间:2019-07-11 浏览:

愿景:数字化推动了对多功能清洁能源的新需求


数字技术正在改变所有的行业。数字化正在改变人们工作、生活和享受娱乐的方式,以及如何创造、传播和消费商品及服务。其中一些技术——如自动驾驶、虚拟现实和人工智能——将对很多产业部门产生颠覆性和交叉性影响。

虽然数字化可以提高能源效率——例如通过共享汽车等资产并通过物联网提高我们日常生活中的能源效率——但它也会产生巨大的新能源需求。信息和通信技术(ICT)部门已经消耗了美国50%以上的电力。在未来几年,ICT的能源需求预计将进一步增长,到2050年将翻一番,而这一预测已经考虑到ICT对能效提升带来的影响。

为了将全球变暖幅度限制在2摄氏度以内,世界将需要做出巨大的改变。由于迫切需要减少碳排放和改善空气质量,这些新的能源需求必须来自清洁和可再生能源。这意味着需要能够承受太阳能和风能的能量载体,将其引导至其最终用途,并在需要时能得以释放。

目前两种主要技术——电池和氢——可以为可再生能源提供所需的储能条件。虽然它们两者经常被描述为竞争对手,但它们实际上是相互补充的关系。

电池应用范围广,具有低转换损耗的优势。并且近年来电池经历了快速的成本降低,初始部署不需要太多基础设施。另一方面,车载氢存储的高能量密度(与可充电电池相比能量密度大约高10倍)使得氢燃料电池系统理想地适用于大型、重型或“垂直”(例如飞行)运输模式供电。

虽然初始增量基础设施投资可能更高,但氢气基础设施的规模成本较低,并且不会影响电力网络,而电池带来的直接充电基础设施则需要大规模的电网升级予以支撑。

由于氢驱动的数字技术, 我们在未来城市的生活将变得更清洁、更健康、更高效

使用案例:氢可以实现新数字商业模式的四个例子

能量转换需要氢。除了我们在氢报告中描述的应用之外,氢还将为新的数字商业模式提供动力。在本报告中,我们重点介绍了四个示例性案例,这些案例将有助于未来十年更清洁,更健康,更高效的城市建设。

自动出租车和班车。完全自主的无人驾驶出租车和航天飞机应该在2020年左右上路。鉴于未来许多城市中心的零排放要求以及长距离驾驶和始终保持开启的需求,他们可以从氢的高能量密度和快速充能中受益。由于它们在城市中运行,因此对氢基础设施的较低空间要求可实现快速且经济有效的扩展。到2030年,大约100万至150万辆自动出租车和大约30万至70万辆自动穿梭机可以由氢燃料电池提供动力(2030年总共大约2050万辆自动出租车和公路上的班车)。

自动驾驶出租车正在变为现

数字化货运链。蓬勃发展的电子商务部门推动了货运,我们预计所有商业运输模式最终将转向自动化。氢为整个货运链提供了理想的能量载体——从叉车、长途卡车、短途货车、自动船到最后一英里的无人机。到2030年,氢和燃料电池可以在全球范围内为大约300万至400万辆运输卡车和货车提供燃料。

VTOL出租车。垂直起降(VTOL)出租车正在着手彻底改变城市交通,该类型公司计划到2020年开始首次运营。垂直起降需要一个安全、清洁、能源密集、快速充能的能源存储来为其航班提供动力。氢可以实现高飞行时间、长距离以及启动和陆地基础设施的有效建设。由燃料电池驱动的电动垂直起降器中约占总数的20%到40%。到2030年,4,000到8,000个氢动力垂直起降飞机可以飞向天空。

氢作为自动出租车的能量矢量,可实现零排放运营且无需长时间电池充电

氢作为自动出租车和航天飞机的能量矢量,补充燃料的基础设施所需空间更小

数据中心。数据中心是数字化、存储和处理大量数据的支柱。随着越来越多的计算能力和存储以更低的成本和数字化渗透到所有部门,他们的能源需求必将继续大幅增长。数据中心能耗已经接近法国的能源需求,并预测到2030年这一数字将增加一倍。数据中心运营商已经在为其数据中心建设专用可再生能源发电,并试验燃料电池用于发电。当太阳能和风能不可用时,氢可以提供高效、灵敏的备用动力。

在这些应用中使用氢,具有在运输、工业和城市中解除二氧化碳增长的巨大潜力。在所描述的四个使用案例中,氢的潜力可能达到每年约500万至700万吨的氢需求,到2030年总共将使用550万至650万个燃料电池。

快速增长的家庭运输需要零碳和无排放能源

氢可以有效地将货物从仓库转移至需要的地方

展望:开发新的氢应用

许多上述应用目前处于开发或演示阶段。虽然它们可能看起来具有前瞻性和遥远性,但它们的巨大潜力正在推动当今的科研势头和激进的商业化时间表。目前,公司已经在特定路上测试自动驾驶汽车(AV),一些服务提供商已宣布在2018年推出全自动驾驶服务。DVOL公司计划在2020年前进行市场示范

鉴于这些强劲的动力和这些解决方案的开发周期,我们认为现在是开发和部署氢和燃料电池解决方案的时候了。与传统的大众市场技术相比,基础设施要求相对有限,这些新应用也为氢和燃料电池提供了理想的切入点。

我们氢理事会确信氢能够满足未来几十年新数字应用所带来的许多新能源需求。我们随时准备共同开发这些应用程序,并通过新经济的塑造者来扩大市场。  

关键字:氢能

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