風(fēng)能、太陽(yáng)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(lái)能源體系、實(shí)現能源變革的重要媒介，太陽(yáng)能燃料技術(shù)的突破及其成本降低或將快速降低對化石燃料的依賴(lài)
中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)院研究員郭劍鋒介紹，通過(guò)對發(fā)表論文的分析發(fā)現，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(yáng)能、風(fēng)能、氫能等7個(gè)技術(shù)領(lǐng)域發(fā)文量均超過(guò)近20年總量的40%，其中5個(gè)領(lǐng)域超過(guò)一半以上。進(jìn)一步聚焦2015—2019年發(fā)文情況發(fā)現，全球對新能源的關(guān)注度持續升溫，五年期間在新能源領(lǐng)域共發(fā)表了388416篇論文，發(fā)文量年均復合增長(cháng)率約為10%。
郭劍鋒介紹，統計被引頻次最高的前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)素熱解、催化劑、預處理、微藻生物燃料、生物精煉等方向;儲能研究主要聚焦鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、正負極材料、快充技術(shù)等方向;地熱能研究熱點(diǎn)方向包括增強型地熱系統(EGS)、地熱系統數值模擬、地熱鉆井技術(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(yáng)能研究重點(diǎn)關(guān)注方向包括鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、疊層太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能光催化制氫、催化劑、半導體電極等;能源互聯(lián)網(wǎng)研究重點(diǎn)關(guān)注智慧能源系統、大數據、智慧家居能源管理系統、需求響應等方向;風(fēng)能研究的主要熱點(diǎn)方向包括高功率能量轉換器、風(fēng)力渦輪機、風(fēng) 電數值模擬、風(fēng)電高比例穩定并網(wǎng)等。
在這些領(lǐng)域中，無(wú)論是論文統計還是科學(xué)家訪(fǎng)談都發(fā)現，氫能和太陽(yáng)能是大家重點(diǎn)關(guān)注的兩個(gè)新能源。
報告中介紹：在未來(lái)能源體系中，氫能是重要的降碳二次能源，制氫、儲氫以及氫能的輸送和利用研究熱度都在快速增長(cháng)。其中，最先受到關(guān)注的氫燃料電池或氫發(fā)動(dòng)機可以變革傳統交通工具，解決交通燃油消費帶來(lái)的城市大氣污染和脫碳問(wèn)題。在可再生能源發(fā)電規?？焖僭黾拥倪^(guò)程中，電網(wǎng)消納能力是瓶頸之一，通過(guò)電解水制氫靈活消納棄風(fēng)、棄光，為解決光伏和風(fēng)電規模受消費側需求和電網(wǎng)消納能力限制問(wèn)題提供了新路徑。同時(shí)，可再生能源制氫也將成為未來(lái)可持續的綠氫來(lái)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、澳大利亞、英國、法國在內的諸多國家發(fā)布了氫能領(lǐng)域最新規劃。日本明確提出，到2025年將全面普及氫能交通，擴大氫能在發(fā)電、工業(yè)和家庭中的應用，到2030年，氫能使用成本將不高于傳統能源。歐盟2020年7月發(fā)布的《歐盟氫能戰略》提出了歐洲構建“氫能生態(tài)系統2050年戰略路線(xiàn)圖”，2030年前的目標是迅速減少氫氣生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放，開(kāi)發(fā)其他形式的低碳氫，以支持向可再生能源制氫過(guò)渡。中國在氫能關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面表現較活躍。中國最早的氫能發(fā)展部署是將氫燃料電池汽車(chē)列為新能源汽車(chē)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(wèn)題制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展，與純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)相比，氫燃料電池汽車(chē)還處于示范運營(yíng)階段。與此相呼應，中國在制氫、儲氫、加氫等關(guān)鍵環(huán)節的研究活躍度也排在新能源領(lǐng)域前列。
零碳太陽(yáng)能燃料技術(shù)研發(fā)是科研界高度關(guān)注的焦點(diǎn)。報告顯示，太陽(yáng)能燃料研究的發(fā)文量和關(guān)注度都位居前列，表明人類(lèi)持續追求利用可持續的自然資源(水、二氧化碳)和能源(太陽(yáng)能)，以求通過(guò)更為生態(tài)、高效的轉化機制獲得綠色燃料?？茖W(xué)家們在光解水制氫、太陽(yáng)能燃料等領(lǐng)域作出了很多努力，但距離應用還有一段距離。例如光催化制氫仍處于實(shí)驗室研發(fā)階段，如何降低太陽(yáng)能燃料制備成本，仍然是其產(chǎn)業(yè)化的瓶頸。
