說到發電系統,我們首先想到的一定會是以火力、水力和光伏等占據主流市場的發電能源為主的系統。但近些年來,“氫能發電”引發了全世界的關注。相較于傳統發電手段,“氫能發電”究竟有何優勢?
在地球溫室效應日益嚴重的今天,包括日本在內的世界各國都在致力于減少二氧化碳的排放量。而“氫能發電”之所以會引發全球關注,其重要原因之一就在于利用氫能發電不會排放二氧化碳(CO2)。對此,東芝順應世界潮流,積極利用清潔能源——氫氣,大力發展氫能源事業。接下來,我們就將圍繞著東芝的氫能事業,回答以下問題。
1、什么是氫能發電?
“氫”是宇宙中含量最多的元素。一般來說,“氫”是由兩個連接的氫分子(H2)組成的。在地球上,游離狀態下的氫分子相對罕見,“氫”基本上都存在于水(H2O)這樣的化合物中。但是,人工制氫非常容易。通過加電,可以將水(H2O)電解成氫氣(H2)和氧氣(O2)。這樣一來,氫氣就產生了。
利用氫氣進行發電這一機制,正是將電解水的原理反其道而行之。換句話說,就是將氫氣和空氣中的氧氣通過化學反應轉換成電和水。
通過電解水制取的氫氣可以蓄積下來,以便在需要用電時使用氫氣進行發電。利用這一機制的燃料電池,也就是通過氫氣和氧氣的化學反應來生成電能的發電裝置。
2、氫能究竟牛在哪兒?
氫能發電的最大優勢在于氫氣的清潔性。作為清潔能源中的一員,氫在發電時不會釋放誘發環境問題的二氧化碳(CO2),更有利于環境保護。氫氣也可以通過化石燃料制取,現在的燃料電池車所使用的燃料多采用這種方法。但是,如果能通過可再生能源(風力、水力、太陽能等)來進行電解水的話,氫氣制取機制就基本上能夠實現CO2零排放。
如果氫氣可以用來代替電能,則其亦可以直接作為燃料使用。它適用于各種場景當中。例如,大型的燃料電池能夠作為發電設備來使用,中型的可以用在車站和辦公樓,小型的可以用在汽車和船舶的發動機上。
3、東芝的氫能源解決方案是什么?
東芝研發的獨立型氫能源供給系統利用可再生能源制取氫氣,儲存氫氣,再到將氫氣用于燃料電池,該系統都能夠一站式完成能源的制造和供給。而且,因為是利用可再生能源進行發電,它可以被稱作是完美的清潔能源。當災難發生時,它將作為一條生命線發揮巨大的作用,能夠為300名受災群眾提供一周的電力和熱水供應。
可再生能源的穩定性不高。隨著時間、天氣和季節的變化,電力輸出也會發生改變。但是氫氣作為蓄電池可以彌補這一不足,它能有效調整可再生能源電力的穩定供給。和普通的電池不同,儲存下來的氫氣(電力的來源)性能不會發生惡化。所以,氫氣可以長期地積蓄能源,并用于調整供給。
東芝氫能源供給系統能夠實現能源的地產地消,即使在在海上孤島等的離網(連接不到電力公司的電網)環境下也可以使用。
4、東芝的氫能源系統可用于哪些場所?
東日本旅客鐵路公司位于日本川崎市的南武線武藏溝之口站內,東芝的獨立型氫能源供給系統正在運行當中。該系統能夠提供日常照明的供電服務,還可以利用燃料電池的熱能在夏季進行冷霧降溫,在冬季將候車室的座椅升溫,讓乘客度過舒適的候車時間。當災難發生,生命線被切斷時,它也可以利用貯存的氫氣來發電,為部分車站大廳和乘客衛生間的照明系統提供電力。
建筑行業正在采取相應措施,旨在通過利用可再生能源來減少用于建筑內空調和照明的能源(一次能源)消耗,使一次能源在一年內達到零消耗。日本東急建設以“凈、零、能源、建筑(ZEB)”的模式化為目標,在日本東急建設技術研究中心安裝東芝氫能源供給系統,利用已有的光伏發電系統和水來制備氫氣。在必要時,利用已貯存的氫氣作為燃料的純氫氣燃料電池來提供電力和熱水。
在物流叉車中的應用
東芝建設的新氫能綜合應用中心,利用太陽能電解水制備氫氣,并直接將其應用在東芝的日本府中工廠的燃料電池物流叉車上。這樣,不但燃料電池物流叉車在運轉時不排放CO2,而且,因為使用了通過可再生能源制取的氫氣作為燃料,從制氫到氫利用的全程實現了CO2零排放。
借用VR, 東芝在阿斯塔納國際博覽會的魅力亮相
2017年6月10日,在哈薩克斯坦共和國阿斯塔納市,以“未來的能源”為主題的“2017年阿斯塔納世博會”正式開幕。作為日本提議的“未來的能源”,東芝展示了合作的使用VR(虛擬現實)技術的“Hydrogen Energy Journey”。在“Hydrogen Energy Journey”的感官之旅中,體驗者可以成為陽光,穿行于宇宙,來到地球上變身為氫能源,再通過東芝氫能源供給系統轉換成電力。
5、東芝劍之所指的氫氣社會是什么?
關于未來的能源——氫能源,東芝的前川治董事說道:“基于使用可再生氫氣的‘零CO2的氫氣’,東芝開發出了零CO2的氫氣一站式解決方案。這種新型的獨立型能源供給系統能夠使以往不穩定的可再生能源實現24小時的穩定的電力供給。而且,通過東芝獨立研發的氫能源管理系統EMS(Energy Management System),我們能夠實現能源的高效管理。這就是東芝開發的氫能源供給系統。”
東芝致力于滿足不同需求,不斷發展獨立型氫能源供系統,提供氫能解決方案,以適用于各種場所下能源的有效利用,為實現CO2零排放的清潔氫能源社會貢獻自己的力量。