Insigne 发表于 2023-5-22 09:21:59

院士:我担心现在不少地方都上电动车项目,几年后会产能过剩

5月19日,南方科技大学创新创业学院院长、清洁能源研究院院长、讲席教授刘科在复旦大学EMBA前沿必威APP精装版下载暨澎湃新闻“家园计划”联合启动仪式上演讲。

在必威APP精装版下载上,刘科强调,未来燃料电池技术成熟了,甲醇就是绿氢的液体载体,因为液体是人类最好的能源载体。
以下问全文:

碳中和的核心是能源转型。而能源里面最重要的是四件事情:风能、太阳能、电动车和氢能;潮汐、地热这些都很重要,但相对来说体量小一点。时间有限,我就分别就这四件事跟大家谈一下。

首先是太阳能和风能。华为要在沙特建一个1.3GW的太阳能电厂。1.3GW什么概念?如果用煤发电,一天需要~13000多吨煤。因为沙特日照时间长,资本成本低,他们可以做到一度电1美分,也就是说一度电只要7分钱人民币。前两年珠三角,煤价涨了两倍多,火电成本一度接近5毛,所以这个7分钱是不可思议的事情。

能源非常有趣,常识告诉我们,风能、太阳能装了那么多,煤价应该下跌,但前两几年煤价涨了两倍多。所以有些东西按常识是错误的,因为太阳能再便宜,一年的日照也只有这点时间,像在深圳,一年日照时间不到1200小时,上海大概1000小时,即使到包头,也只有1800小时左右。而且即使有这些时间,也不可能早上太阳出来了就把火电厂关掉,下午太阳落山再启动火电厂,因为大火电厂一开一关就是72小时。所以一方面我们有大量的风能、太阳能上不了电网,另一方面经济发展需要电;近期又不得不增加几个火电厂。

不过太阳能确实便宜了。我在2010年回国筹建国家能源集团北京低碳氢能研究院(NICE),我们请了跨国能源公司的CTO,30多个发达国家的院士,包括4个诺贝尔奖得主作为我们的顾问委员会委员,一年开两次会探讨的就是未来中国能源应该怎么发展。

我可以很坦诚地告诉大家,2010年这批人包括我自己,都没有想到,在短短的12年后,中国的风能太阳能会这么便宜。如果有了一度电7分钱的太阳能,那么这个世界完全可以改变。海水淡化就便宜了,迪拜周边的海就可以改造为绿洲,在太阳能板底下发展有机农业。

这么便宜的太阳能,会让这个世界改变,但改变的前提是必须要有好的储能技术。电池储电给手机、电脑、电动车供电没问题,但是目前GW级的大规模储电最便宜的还是抽水储电。所以电池研究了一百年,还是比不过一百年前就存在的技术,这说明大规模储电不能依赖电池,要换赛道。

目前一提储能技术就是三板斧:抽水储电,但是平原地区无法做;第二是电池;第三是压缩空气,但压缩空气只能在有岩洞的地方,同时这三个储能技术只是短期储能技术。

2021年夏天,欧洲的天然气价格暴涨。没风的时候,欧洲的太阳能也不强,唯一只能靠天然气,但世界没有这么多天然气。遇到这样的极端天气,不光要短期储能技术,还要长期储能技术。

风能比太阳能略贵一些,价格也降下来了,但再便宜它在时间上不均匀。供电也不可能今天有风供电,没风就断电。所以不光要有几个小时的储能技术,还要一个夏天不刮风的时候可以长期储能的技术,这是核心。

接下来我谈一下电动车。中国发展电动车是因为我们的石油不够,73%靠进口。实际在110年以前的1912年,以爱迪生为首的一批人说未来的汽车是电动车,以福特为代表一些人则认为未来是燃油车。

铅酸电池早于内燃机发明,有了铅酸电池,再加一个电动机,加个沙发、加个盖子就是当时爱迪生的电动车。但是历史告诉我们,1920年代以后,爱迪生的电动车几乎销声匿迹,直到近年,电动车的产能才有所回升。今天电动车真正的技术进步一方面是电池及电机方面的发展,另外就是通信技术及IT技术,不是车本身有什么了不起。媒体上经常说,电动车智能化、网联化必然是电动化。没这个必要,手机照样可以导航。现在好的汽车,像劳斯莱斯、奔驰,基本是用千瓦的电池了,无非就是看自控系统耗多少电。所以智能化、网络化和电动化没有必然联系,而车的本质还是A到B,上下班开半个小时,不可能像手机一样伴着你,所以车上有花里胡哨的手机功能是锦上添花,不是雪中送炭。

回到核心问题,一百多年前就有电动车,为什么后来销声匿迹了?我先解释一下历史为什么会这样发展。

第一,能量密度,油箱不能无穷大。假设油箱都是一立方米,不同能源的能量密度中,氢气是最小的,每立方米只有3.2千瓦时,也就是3.2度电,天然气10千瓦时。铅酸电池在1859年就发明出来了,今天全世界开的所有燃油车里都还是铅酸电池,并没有用锂电池,因为它的性价比高。人类花了上百年时间、上万亿的研发经费,到今天最好的锂电池的能量密度大概也就是400千瓦时/立方米左右(根据比亚迪的刀片电池)。但是液体是多少?汽油是8600千瓦时/立方米,一个将来可以拿太阳能和风能制出来的绿色液体,叫甲醇,是4300千瓦时/立方米。

电池研究了一百年,能量密度连液体能源的零头都不到,不是差20%-30%,是差10倍,这是今天的实际数字,这也是人类当初选择液体作为能源载体的主要原因之一。

第二个原因,一旦把风能太阳能转成液体以后,在大陆上可以管路输送,海上可以跨海输送。在2016年10月,深圳加油每升是7块钱,我说假设7块钱一升,这个油从休斯敦的炼油厂送到深圳,运费是多少?

有人猜5元,有人猜1元,真正的答案是7分钱不到。因为一旦把太阳能风能转成液体,在休斯敦装船时不需要人工,管子一接就送到船里了,路上耗的就是油钱和折旧费。假设一条油轮大船30万吨,按比重算装汽油接近4亿升,如果以1升1毛钱来计算,就是4000万,船跑一趟油钱根本用不到4000万。这就是为什么这个世界产石油的就几个地方,但可以送到世界上任何一个角落的最根本原因。

第三,液体可以长期储存,比如茅台酒储存50年都没问题,但氢气和电池不能这样储存。这也是为什么人类选择液体作为能源载体。

回到核心问题,为什么人类的第一条流水线是福特流水线?因为造一台内燃机很贵,但图纸一旦定型,一条流水线可以生产100万台。今天中国的内燃机成本,每台不超过1万元人民币。

2018年我写了一篇《关于中国新能源汽车战略的再思考》的文章,根据当年的数字,我的估算是,大概每辆电动车需要53公斤铜、8.9公斤的锂、39.9公斤镍、24.5公斤锰。2018年,我在文章里预测,假设电动车发展这么快,必然导致各种金属价格暴涨。碳酸锂的价格,从当时的每吨4万、5万,最高涨到60万,前段时间下降了一点,但最近几周内又从15万之后又飙升至30万。

金属价格涨了这么多,但车价不能这么标,因此在这么高的原材料价格下,凡是当初没有锁定矿山的企业基本都是亏钱的。我们追踪全世界的贵金属市场,追踪了很多年期货市场。贵金属之所以它叫贵金属,是因为它不那么容易产,它的储量就在这里。

电动车是好技术,我自己也开电动车。在深圳这种比较暖和的地方,在平坦的地方开,没问题。上下班开,很便宜,很干净,电动车的驾驶体验也很好。

但电动车的发展要有“四个同步”,一是要和电网的清洁化同步,电网今天69.5%靠煤发电,表面上是电开车,实际上是煤开车,那怎么能叫新能源汽车?逻辑上不通,所以只有电网大量绿色化了,才能叫新能源汽车。二是,电动车的发展速度和造电池所需的各种金属原料的供应量同步。三是,电动车的发展要和电池回收技术发展同步。现在每年中国生产500多万辆电动车,十年后就有至少5000多万辆电动车,电池都是巨毒的,不是不能回收,但回收时的环保成本比较大,所以有些PE高的企业不愿意做。我一再呼吁国家要关注电池回收的问题,否则剧毒的电池清洁回收跟不上,将来会污染土地、地下水,是给我们子孙后代留后患。

这几个同步做好,电动车还是大有前景的。我现在担心的是,中国的GDP超过了几千亿的城市大都在大量规划、生产电动车,一窝蜂上去以后,过几年会产能过剩。

氢能确实是好技术。人类迄今为止所有的动力系统都是靠燃烧,蒸汽机烧煤到烧汽油、柴油,1000多度燃烧产生动力。氢能燃料是氢气和空气中的氧在80℃靠H2和空气中的氧通过电化学的原理发电,其效率是内燃机的2-3倍,这也是氢能将来会大有前景的最根本原因,它还有很多优势。量产的成本也会降下来,它也用贵金属,但这些年来贵金属的用量越来越少。另外,燃料电池贵金属回收技术非常成熟,环保成本也不高,这是氢能的优势。

从上世纪90年代末期到现在,美国、日本、欧洲等在氢能上投资了几百亿美元,但没有产业化。最根本的原因,回到能源载体理论,液体是最好的能源载体,氢气不适合做人类大众和公共的能源载体,因为能源载体要求最大的能量密度。同时,氢是最小的分子,意味着它最容易泄露。在露天没有问题,但我们做过实验,问题是在封闭空间,尤其是像深圳这样的地方,大部分车停在地下一层甚至三层,氢气一旦泄露,它是爆炸范围最宽的气体。而且到了这个范围内,氢气是最容易点燃的气体。形象地比喻,一根针掉到钢板上产生的火花,就可以把这个屋子点燃。因为氢气的爆炸性,所以建设加氢站的时候需要有一定的安全距离。氢气不好储用,但这不等于氢能没有前景。怎么做?回到我今天讲的重点,绿色甲醇。

氢能热起来,是因为风能和太阳能上不了网,弃光、弃风太严重。今天中国的太阳能大部分在内蒙古、青海、新疆,电输不过来,而氢比电更难输,未来也许会建输氢管。另外,氢气的体积巨大,输到这个城市必须立马用。这是“先有鸡还是先有蛋”的问题,现在一个拉氢的大卡车49吨重,只能拉250公斤的氢,实际上是350公斤,但到了地方只能卸载250公斤,因为压力波动不能太大。49吨重的卡车从西部拉到深圳,路上耗的柴油的量比运输的氢的能量还多。不过也不是没有办法。十几年前,李书福(吉利控股集团董事长)觉得中国的石油不够,甲醇便宜,想在汽车上用甲醇,花了很多亿搞研发。贵阳这边有1.7万辆公共汽车、出租车用甲醇开车,这样开了12年,没有任何问题,从来没有因为甲醇的毒性出一起公共安全事故。

相比开汽油车,在贵阳这个城市,这个车一个月能给出租车司机省6万元。大卡车别想着搞电动,搞电动卡车、电动飞机、电动船都要谨慎,卡车电池很重,一爬坡,就是平时耗电量的5-8倍,还是用能量密度大的液体比较合适。

最近如果关注新闻,会发现全世界第一座年产10万吨绿色甲醇的工厂已经建成了,而且开工典礼当天吉利交付了300辆甲醇重卡。如果用生物质气化加上绿氢,生产的甲醇是100%绿色,用煤做虽然不是100%绿色,但是绿电与煤制甲醇比煤制甲醇理论上也能减碳75%左右。有人会说还剩25%的碳,也不算碳中和,记住,CO2排放太多不行,但没有也不行,因我们呼吸的氧气、吃的食品,都是靠二氧化碳、光合作用形成的,所以剩下25%的碳是人类必需的碳;因此即使用太阳能、风能与煤结合制的甲醇理论上也都可以叫绿色甲醇,那么更何况是如果用生物质,呢是100%绿色。

有了这个,我们就可以做汽车,表面是绿色甲醇开车,实际上75%是太阳能开车。如果是生物质,那就是100%太阳能开车。太阳能开车干净,还是煤开车干净?不言自明。但现在问题是甲醇开车拿不了绿牌,煤开车可以拿绿牌,这是需要发展过程的,因为它太新了。

去年丁磊的网易邀请我做了一个演讲,标题是“电动车和氢能的历史与未来”有人听后以为我反对电动车,其实恰恰相反。现在电动车有几个痛点。第一,纯电动战略。如果保证600公里的续航,电池要做得很大,材料很贵。而且重了之后平路没有问题,但一上坡就不行了,像在重庆或香港,你要开上去就很麻烦。第二,纯电动必然要求快充,快充要占地很大,现在全中国平均快充时间59分钟,而在加油站只需要3分钟。而且一到冬天,像北京这样的地方,冬天开电动车连暖气都不敢开。怎么解决?

插电式绿色甲醇,把电池砍掉2/3,重量减下来,平时上下班200公里就足够了。今天如果突然要开车出远门,路上装甲醇的一个小型发动机,边开车边充,就没有里程焦虑了,就不需要快充站。慢充有一个好处,可以选择电最便宜的时候充,晚上睡觉的时候充。慢充站也不需要集中管理,不需要电网大规模更新。快充放到小区,保险丝马上就烧掉,而慢充几百块钱一个箱子,很快就可以普及。

汽油站改甲醇站也很容易,不需要再花几万亿更新电网。建加氢站更贵,周围要有安全距离。深圳在建第一个加氢站前开了很多次会议,最后建到了盐田港。但如果你过去半小时,回来半小时,你还会去充吗?所以用插电式混合动力,就可以全部解决电动车的材料太贵、太重、快充站不足、里程焦虑,以及冬天会遇到的种种问题。未来燃料电池技术成熟了,甲醇就是绿氢的液体载体,因为液体是人类最好的能源载体。

在西部把绿氢、绿氧转成甲醇,还有个好处,中国有西气东输的管线,天然气每立方米4千瓦时,在旁边绑一根管子,就可以输出甲醇。甲醇在-65℃不结冰,因此都不需要保险层。甚至企业家、私人老板都能投资得起,因为建管线最贵的是在老百姓家旁边建管线。

最后,一套绿色甲醇的基础设施,可以供给内燃汽车、混动和燃料电池。甲醇不光可以在车上用,晚上没风能、太阳能的时候,它可以发电。甲醇是一个长期储能战略,能上电网的电现在可以上,上不了电网的制成液体,没风没太阳的时候,两个月不刮风也没事,有液体给家里供电供能。

很多人说甲醇“没有劲”,但实际上最新的F4跑车上100%用甲醇。甲醇分子有氧,燃烧速度是柴油的好几倍,冲劲比柴油大。原来是因为汽油机没有改,所以有问题。跑车为什么用它?一是冲劲大,二是赛车管道的污染太重,而甲醇的比重,粘度,燃烧值都和酒精类似,唯一不同就是甲醇有毒,不能喝。

受不了了 发表于 2023-5-22 10:28:28

好像前几天抖音看到的视频就是这个内容,真要这么好,那前途无量

zjhcnsod 发表于 2023-5-22 10:53:51

本帖最后由 zjhcnsod 于 2023-5-22 11:14 编辑

创新创业学院刘院长讲的几个问题,其实都是有办法解决的。
1、发的电的储蓄的问题,刘院长说平原地区没法抽水往高处库存,可以往地下注入,下挖1万米,把水高压压入,利用地表做密闭水库。
2、风能储存,这个可以用大风扇吹,把动能赋给风,当然这样就用到了老祖宗的智慧:太极八卦阵,一个高三千公里,直径八百公里的空气八卦阵,蓄能时间长,蓄能密度大。


题外话:
    网上查了一下,“南方科技大学创新创业学院”不是野鸡大学,”南方科技大学“也不是野鸡大学(就是听起来十足的野鸡错觉味道)

天成Y 发表于 2023-5-29 12:24:21

通俗明了
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