氢能被认为是脱碳社会的王牌。日本正在大力研发氢能,不仅是为了实现气候目标,也是为了使该国成为世界上第一个氢经济体,引领全球市场。
在氢能的开发和应用方面,日本的交通网络处于领先地位——日本汽车业已经研制了各种氢能运输工具,包括公共汽车、卡车、列车等,新加坡《联合早报》网站在最近的报告中指出,与电动汽车相比,氢能汽车加注时间较短,这使得它在远程运输方面具有优势。目前,日本企业正在研发氢动力飞机。
建设“氢能社会”
在全球变暖的背景下,寻找绿色能源已逐渐成为世界各国的关键任务之一,而清洁、无污染的氢能被视为“完美能源”,也被认为是实现碳中和的关键。根据国际氢能委员会的预测,到2050年,氢能的市场规模将达到2.5万亿美元。欧盟委员会联合研究中心表示,到2050年,氢能将占欧盟最终能源消耗的10%-23%;据英荷壳牌石油集团估计,到2100年,氢能将占全球能源消耗的10%。
在这场能源竞赛中,日本走在了前列,氢能逐渐成为世界各国竞争的重要绿色能源。
日本在能源安全方面一直有危机感。早在20世纪70年代,当石油危机发生时,日本就开始研发氢技术,1973年成立了“氢能源协会”。据《联合早报》报道,福岛核泄漏事件后,时任总统安倍晋三提出建设“氢能社会”目标。2017年12月,日本制定了《氢能基本战略》。2018年7月,日本制定了《第五次能源基本计划》。今年3月12日,日本经济产业省发布了新版《氢能与燃料电池路线图》,旨在到2030年提高氢能在能源结构中的比例。
“氢”装上路
为建设“氢能社会”日本在多个领域下了很大的功夫,交通领域当仁不让的走在前列,日本汽车业加大了研发各种氢能运输工具的力度。
例如2014年,丰田推出了世界首款氢能量产车“未来”(MIRAI),2020年12月,丰田宣布第二代MIRAI在日本市场正式上市,最大续航里程可达850公里。此外,2017年在日本首次投入使用大容量氢燃料电池的公交车。去年东京奥运会期间,运动员通勤使用的氢燃料电池汽车——包括MIRAI和氢燃料电池巴士的后面是位于东京都江东区丰州的加氢站。该加氢站占地面积2000平方米,每小时可提供4辆燃料电池汽车加氢,而制造氢气的原料来自壳牌集团提供的碳中性液化天然气。
用于物流的大型氢能卡车是日本各大汽车公司积极开发的热点。例如2018年,丰田正式展示了第二代氢燃料电池卡车。作为一辆零排放半挂卡车,升级后的续航里程达到483公里。今年2月,丰田汽车集团的丰田通商等公司在洛杉矶港推出了氢燃料电池驱动卡车和大型机械的实证项目。
与电动汽车相比,氢能汽车的加注时间更短,这使得它们在远程运输方面具有优势。如今,日本专注于远程运输,如氢能飞机和快速铁路,并明确了投放市场的目标。
东日本旅客铁道株式会社(JR East)的氢能列车将于2030年推出。据日本广播协会(NHK)报道,今年3月底,这家企业在神奈川县的一些路线上对“Hybari”进行相关测试。“Hybari”列车由JR East、日立和丰田共同开发。氢气箱安装在氢气列车的车顶上,氢气被输送到车身下部的燃料电池中,并通过与空气中的氧气发生化学反应产生电力,列车的最高速度可达每小时100公里。
该公司指出,尽管氢能列车的行驶速度略低于其他列车的120-130公里,且成本高于普通列车,但由于其携带氢燃料与锂离子电池,在行驶过程中不会排放废气与二氧化碳,燃料电池只会排放水,不需要设置高架电缆或变电所,这可以大大降低维护成本。
此外,川崎重工还与欧洲主要飞机制造商合作研究氢动力飞机。据日本6月20日《读卖新闻》报道,川崎重工计划在2040年之前研发氢动力飞机零部件并实际投入使用。据报道,川崎重工计划从2030年开始向海外飞机制造商提供发动机零部件和油箱,并计划进行陆地测试。预计到2050年,销售额将达到数百亿日元。预计研发成本为180亿日元,其中90%以上是政府支持的日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)提供补贴。
仍然面临着许多挑战
根据国际氢能委员会的预测,在交通运输领域,氢能的使用预计每年可以减少1/3的碳排放。尽管氢燃料电池汽车的优势非常突出,但它们仍然面临许多问题。
最重要的是氢燃料价格较贵。目前,充电站的建设和化学催化的成本都非常昂贵,这也是氢燃料电池汽车不能广泛商业化的主要原因。
为了降低氢燃料的成本,川崎重工建造了世界上第一艘运输液化氢的专用船。据日本政府官方网站6月23日报道,川崎重工的液化氢运输船于今年2月成功进行了海上运输示范试验。这艘船装载了澳大利亚生产的氢气,然后通过海上航线运回日本神户港。据路透社报道,日本计划到2030年每年进口30万吨氢气,这无疑可以降低日本使用氢燃料的成本。
氢能发展面临的另一个问题是目前加氢站数量较少,截至2020年底,日本已建成142座加氢站,数量明显不足。
此外,氢能的成功最终可能取决于社会是否愿意为此付出代价。彭博社能源财经预测,未来10年,全球将需要投资1500亿美元才能将氢成本降低到具有竞争力的水平。
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