風能、太陽能、生物質能……哪種新能源最受科技界青睞?
氫能將是打造未來能源體系、實現(xiàn)能源變革的重要媒介，太陽能燃料技術的突破及其成本降低或將快速降低對化石燃料的依賴
中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢院研究員郭劍鋒介紹，通過對發(fā)表論文的分析發(fā)現(xiàn)，新能源技術正處于加速發(fā)展期，2015-2019年間除核能外，太陽能、風能、氫能等7個技術領域發(fā)文量均超過近20年總量的40%，其中5個領域超過一半以上。進一步聚焦2015—2019年發(fā)文情況發(fā)現(xiàn)，全球對新能源的關注度持續(xù)升溫，五年期間在新能源領域共發(fā)表了388416篇論文，發(fā)文量年均復合增長率約為10%。
郭劍鋒介紹，統(tǒng)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領域關注和聚焦的研究方向：生物質能研究主要關注木質素熱解、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、快充技術等方向;地熱能研究熱點方向包括增強型地熱系統(tǒng)(EGS)、地熱系統(tǒng)數(shù)值模擬、地熱鉆井技術等;氫能研究主要關注非貴金屬催化劑、金屬有機框架材料、鈷基催化劑、雙功能催化劑等領域;核能研究主要的關注點包括核廢料處理技術、核電站安全技術、耐輻照材料、磁約束核聚變、慣性約束核聚變等;太陽能研究重點關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、半導體電極等;能源互聯(lián)網(wǎng)研究重點關注智慧能源系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、智慧家居能源管理系統(tǒng)、需求響應等方向;風能研究的主要熱點方向包括高功率能量轉換器、風力渦輪機、風 電數(shù)值模擬、風電高比例穩(wěn)定并網(wǎng)等。
在這些領域中，無論是論文統(tǒng)計還是科學家訪談都發(fā)現(xiàn)，氫能和太陽能是大家重點關注的兩個新能源。
報告中介紹：在未來能源體系中，氫能是重要的降碳二次能源，制氫、儲氫以及氫能的輸送和利用研究熱度都在快速增長。其中，最先受到關注的氫燃料電池或氫發(fā)動機可以變革傳統(tǒng)交通工具，解決交通燃油消費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)?？焖僭黾拥倪^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、棄光，為解決光伏和風電規(guī)模受消費側需求和電網(wǎng)消納能力限制問題提供了新路徑。同時，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。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(tǒng)能源。歐盟2020年7月發(fā)布的《歐盟氫能戰(zhàn)略》提出了歐洲構建“氫能生態(tài)系統(tǒng)2050年戰(zhàn)略路線圖”，2030年前的目標是迅速減少氫氣生產過程中的碳排放，開發(fā)其他形式的低碳氫，以支持向可再生能源制氫過渡。中國在氫能關鍵技術研發(fā)方面表現(xiàn)較活躍。中國最早的氫能發(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。但由于制氫技術和氫燃料電池的高成本以及加氫站的布局等問題制約產業(yè)發(fā)展，與純電動汽車和混合動力汽車相比，氫燃料電池汽車還處于示范運營階段。與此相呼應，中國在制氫、儲氫、加氫等關鍵環(huán)節(jié)的研究活躍度也排在新能源領域前列。
零碳太陽能燃料技術研發(fā)是科研界高度關注的焦點。報告顯示，太陽能燃料研究的發(fā)文量和關注度都位居前列，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)、高效的轉化機制獲得綠色燃料?？茖W家們在光解水制氫、太陽能燃料等領域作出了很多努力，但距離應用還有一段距離。例如光催化制氫仍處于實驗室研發(fā)階段，如何降低太陽能燃料制備成本，仍然是其產業(yè)化的瓶頸。
