風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能……哪種新能源最受科技界青睞?
氫能將是打造未來能源體系、實(shí)現(xiàn)能源變革的重要媒介，太陽能燃料技術(shù)的突破及其成本降低或?qū)⒖焖俳档蛯?duì)化石燃料的依賴
中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢?cè)貉芯繂T郭劍鋒介紹，通過對(duì)發(fā)表論文的分析發(fā)現(xiàn)，新能源技術(shù)正處于加速發(fā)展期，2015-2019年間除核能外，太陽能、風(fēng)能、氫能等7個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)文量均超過近20年總量的40%，其中5個(gè)領(lǐng)域超過一半以上。進(jìn)一步聚焦2015—2019年發(fā)文情況發(fā)現(xiàn)，全球?qū)π履茉吹年P(guān)注度持續(xù)升溫，五年期間在新能源領(lǐng)域共發(fā)表了388416篇論文，發(fā)文量年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為10%。
郭劍鋒介紹，統(tǒng)計(jì)被引頻次最高的前10篇論文可以揭示全球不同新能源技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注和聚焦的研究方向：生物質(zhì)能研究主要關(guān)注木質(zhì)素?zé)峤狻⒋呋瘎㈩A(yù)處理、微藻生物燃料、生物精煉等方向;儲(chǔ)能研究主要聚焦鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、正負(fù)極材料、快充技術(shù)等方向;地?zé)崮苎芯繜狳c(diǎn)方向包括增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)、地?zé)嵯到y(tǒng)數(shù)值模擬、地?zé)徙@井技術(shù)等;氫能研究主要關(guān)注非貴金屬催化劑、金屬有機(jī)框架材料、鈷基催化劑、雙功能催化劑等領(lǐng)域;核能研究主要的關(guān)注點(diǎn)包括核廢料處理技術(shù)、核電站安全技術(shù)、耐輻照材料、磁約束核聚變、慣性約束核聚變等;太陽能研究重點(diǎn)關(guān)注方向包括鈣鈦礦太陽能電池、疊層太陽能電池、太陽能光催化制氫、催化劑、半導(dǎo)體電極等;能源互聯(lián)網(wǎng)研究重點(diǎn)關(guān)注智慧能源系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、智慧家居能源管理系統(tǒng)、需求響應(yīng)等方向;風(fēng)能研究的主要熱點(diǎn)方向包括高功率能量轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力渦輪機(jī)、風(fēng) 電數(shù)值模擬、風(fēng)電高比例穩(wěn)定并網(wǎng)等。
在這些領(lǐng)域中，無論是論文統(tǒng)計(jì)還是科學(xué)家訪談都發(fā)現(xiàn)，氫能和太陽能是大家重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)新能源。
報(bào)告中介紹：在未來能源體系中，氫能是重要的降碳二次能源，制氫、儲(chǔ)氫以及氫能的輸送和利用研究熱度都在快速增長(zhǎng)。其中，最先受到關(guān)注的氫燃料電池或氫發(fā)動(dòng)機(jī)可以變革傳統(tǒng)交通工具，解決交通燃油消費(fèi)帶來的城市大氣污染和脫碳問題。在可再生能源發(fā)電規(guī)模快速增加的過程中，電網(wǎng)消納能力是瓶頸之一，通過電解水制氫靈活消納棄風(fēng)、棄光，為解決光伏和風(fēng)電規(guī)模受消費(fèi)側(cè)需求和電網(wǎng)消納能力限制問題提供了新路徑。同時(shí)，可再生能源制氫也將成為未來可持續(xù)的綠氫來源。
氫能是助推能源體系深度脫碳重要切入點(diǎn)。2018年至今，包括日本、韓國(guó)、澳大利亞、英國(guó)、法國(guó)在內(nèi)的諸多國(guó)家發(fā)布了氫能領(lǐng)域最新規(guī)劃。日本明確提出，到2025年將全面普及氫能交通，擴(kuò)大氫能在發(fā)電、工業(yè)和家庭中的應(yīng)用，到2030年，氫能使用成本將不高于傳統(tǒng)能源。歐盟2020年7月發(fā)布的《歐盟氫能戰(zhàn)略》提出了歐洲構(gòu)建“氫能生態(tài)系統(tǒng)2050年戰(zhàn)略路線圖”，2030年前的目標(biāo)是迅速減少氫氣生產(chǎn)過程中的碳排放，開發(fā)其他形式的低碳?xì)洌灾С窒蚩稍偕茉粗茪溥^渡。中國(guó)在氫能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面表現(xiàn)較活躍。中國(guó)最早的氫能發(fā)展部署是將氫燃料電池汽車列為新能源汽車發(fā)展方向之一。但由于制氫技術(shù)和氫燃料電池的高成本以及加氫站的布局等問題制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車相比，氫燃料電池汽車還處于示范運(yùn)營(yíng)階段。與此相呼應(yīng)，中國(guó)在制氫、儲(chǔ)氫、加氫等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的研究活躍度也排在新能源領(lǐng)域前列。
零碳太陽能燃料技術(shù)研發(fā)是科研界高度關(guān)注的焦點(diǎn)。報(bào)告顯示，太陽能燃料研究的發(fā)文量和關(guān)注度都位居前列，表明人類持續(xù)追求利用可持續(xù)的自然資源(水、二氧化碳)和能源(太陽能)，以求通過更為生態(tài)、高效的轉(zhuǎn)化機(jī)制獲得綠色燃料。科學(xué)家們?cè)诠饨馑茪洹⑻柲苋剂系阮I(lǐng)域作出了很多努力，但距離應(yīng)用還有一段距離。例如光催化制氫仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，如何降低太陽能燃料制備成本，仍然是其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。
