2020年奧運會：東京奧運會可能使氫能在日本大放異彩 - 彭博社

從六本木山的森大廈俯瞰東京市中心。朱利安·斯佩克託聰明的城市設計他們的奧運設施，以在比賽結束後增加價值。然而，東京的領導者不僅僅在考慮房地產：他正在利用2020年奧運會的運動員村來啓動向氫能社會的過渡。

氫氣作為未來能源的概念已經存在幾十年，但到目前為止，它的潛力尚未轉化為現實。首先，合成氫氣本身是一個耗能的過程，之後必須將其超冷或加壓以便運輸和使用。為了將氫燃料送到消費者手中，各國需要投資基礎設施。而且你還必須説服人們購買一種以更為人知的火箭燃料為動力的新型汽車。

所有這些物理投資都需要額外的成本，東京都知事增田洋一準備支付。他已在一個特別基金中撥出3.5億美元，以補貼氫燃料電池汽車和加油站，為奧運會做準備。他正在建設一個6000個單元的奧運村，專門使用燃料電池供電。他對這將對東京的空氣質量、抵禦自然災害的能力，以及最重要的，顯著減少對氣候變化的貢獻所帶來的好處感到興奮。

彭博社城市實驗室對於租户來説，人工智能驅動的篩選可能成為住房的新障礙高盛測試傢俱銷售商Wayfair的債務需求新澤西-紐約市通勤者在最新的交通混亂中被困在公交車和火車上在創紀錄的炎熱夏季之後，空調強制要求的壓力加大如果他的賭注錯誤，他將把大量公共資源浪費在一個紅鯡魚上，而更便宜的選擇已經存在。如果他成功了，東京的投資可能在降低氫燃料成本方面發揮關鍵作用，使更多人能夠獲得清潔能源。

啓動的高成本

經濟起伏不定，擾亂長期融資計劃。為了避免這種情況，增澤——最近因其一些個人開支而登上頭條——專門為氫社會項目設立了特別基金。主要支出將補貼車輛，以便人們儘管初始價格較高仍能購買。

豐田的氫燃料電池車Mirai的價格接近70,000美元。這比可比的轎車或電池電動汽車貴得多。為了解決這個問題，日本政府提供大約20,000美元的補貼，東京再增加10,000美元，使其與其他商業可行的清潔汽車競爭。不過，如果你無法加油，買一輛車就沒有意義，而氫氣站的建設成本是普通加油站的五倍。東京將通過對新氫氣站提供80%的補貼來改善這一情況，使其與加油站的成本持平。願景是到2030年，路上有200,000輛燃料電池車和150個活躍的加油站。

我在這個春天與增澤坐下來，當時他在華盛頓特區，我問他，考慮到這些成本，資金有限的城市投資氫能是否有意義。他沒有拐彎抹角。

“幸運的是，我們很富有，”增澤告訴CityLab。“這真的是對未來的投資。不僅僅是為了你。城市的未來，日本的未來，我們地球的未來。我認為這值得這樣的資金分配。”

政府也提供其他類型的支持。建設氫站的一個成本因素是，氫站必須距離最近的建築物至少八米，這個距離是加油站的兩倍。在東京稀缺的房地產市場中，這額外的四米是有區別的。增澤表示，他希望在年底之前解決這一規定。他還表示，雖然氫車的成本在下降，但舊車的税收將逐漸增加。

好消息是，氫技術已經準備就緒——它經過多年的測試，能夠完成它應該完成的任務。簡而言之，這個任務是通過氧化還原反應將化學能轉化為電能。這比傳統的發電廠更高效，後者燃燒燃料以產生機械能來驅動渦輪並生成電能。不過，像任何新技術一樣，燃料電池在初期最為昂貴，因為沒有規模經濟。正如埃裏克·韋索夫 在Greentech Media上報道，燃料電池是“一項平淡無奇、虧損累累的業務”，公司們多年來一直在努力實現盈利。

“現在，由於沒有市場，每個產品就像一個原型，成本會非常高，”特拉華大學教務長多梅尼科·格拉索説，他在能源和環境領域有豐富的研究經驗。“隨着規模的擴大，成本會下降。”

成本還來自於對新事物謹慎行事的完全可以理解的本能，這可能導致安全協議的過度建設，麻省理工學院能源教授楊少鴻説，他還是麻省理工學院能源倡議能源存儲研究中心的共同主任。

“我們不想發生事故或其他可能提前終止新技術的事情，”與豐田合作開發氫燃料電池的少鴻説。

島國實驗室

東京並不是輕率地進行這項投資。幾個因素使這座城市成為氫氣的理想測試地點。

首先，日本在自然能源資源方面幾乎沒有，所以燃料必須從其他國家進口。該國在液化天然氣、煤和石油的進口中排名前三；國內來源提供的能源使用不到9%。這導致對國際能源市場的依賴，而這些市場最近變得更加波動，並造成供應鏈中斷的潛在風險。另一方面，氫氣可以在任何擁有合適設施的地方合成；它不受數百萬年前恐龍死亡地點的影響。氫氣服務於能源安全的目標。

能源信息管理局這個島國位於地震活躍區域，因此任何新的燃料來源都需要能夠抵禦地震、海嘯和風暴。在這方面，燃料電池特別有效，因為它們可以獨立於更大的電網運行；它們本質上充當微電網，為單個建築或車輛供電。此外，Masuzoe指出，如果房屋或學校停電，可以將氫燃料汽車或公交車連接起來作為發電機。

東京的居民中已經有很多人通過公共交通通勤，因此改造汽車行業並不像在美國那樣令人生畏。例如，對於那些在東京開車的人來説，氫燃料汽車在與電池驅動競爭對手相比有兩個顯著優勢：加油速度更快——大約三分鐘，而大多數電動車需要幾個小時——而且Mirai的續航里程為312英里甚至超過了特斯拉。在像東京這樣的人口密集的大都市中，建立加油站比在廣闊的美國西部建立有用的網絡要容易得多。

“沒有大城市，你無法找到應對氣候變化的好答案。”在住宅方面，燃料電池“非常適合日本家庭，” Shao-Horn説，因為那裏的典型家庭消耗的能源僅為美國家庭的一小部分。

將這一倡議與氣候變化的陰影分開也是不可能的。這個擁有 世界第六長海岸線 的國家有很多理由擔心海平面上升和更強烈的風暴。但這不僅僅是地方利益——它與全球其他城市的經歷密切相關。增澤告訴我，他與城市領導者保持密切聯繫，包括巴黎市長安妮·伊達爾戈和前紐約市長邁克爾·布隆伯格，他們在應對氣候引發的干擾方面是盟友。

“沒有大城市，你無法找到應對氣候變化的好答案，”他説。“當然，國與國之間的關係非常重要，但現在重要的是大城市的網絡……我的雄心是讓東京成為環保城市的模範。”

這是一個地方對優越感的渴望實際上可以幫助很多其他人的領域。

另一種清潔汽車

燃料電池並不是唯一能實現這些目標的技術。電動汽車的售價已經在$30,000到$40,000之間，未包含$30,000的政府補貼，而它們的加油站靈活地融入了城市環境中，與氫氣站不同。

需要明確的是，東京也支持混合動力和電動汽車——他們並不是在選擇氫氣而忽視這些選項，只是將資金集中在氫氣上。但這仍然留下了優化的問題：如果一個政府希望通過3.5億美元的投資最大化脱碳，集中推動電動汽車擴展是否能比氫氣實現更多？

在2011年福島第一核電站核泄漏後，日本關閉了其核電，導致對化石燃料的能源依賴加重。美聯社照片/木村正雅，池將那筆特別基金用於電動車可以更快地讓更多清潔車輛上路，並繞過東京房地產市場中氫氣站的棘手問題，但這並不一定能消除更多温室氣體。這是因為電力必須來自某個地方，而目前93%的日本電力來自化石燃料（當日本因2011年福島核泄漏關閉核電站時，這一比例上升了）。在電網未清潔之前，日本的電動車不會真正清潔。

當然，氫氣也來自某個地方。要理解其最終的環境影響，Grasso表示，我們需要進行全面分析，考慮氫氣生產的排放和副產品。目前，大多數合成氫氣來自一種稱為蒸汽甲烷重整的過程，這會排放二氧化碳。考慮到氫氣生產釋放的碳，氫燃料電池車每行駛一英里仍能將温室氣體排放減少一半或更多，相較於一輛30英里每加侖的汽油車。用清潔能源電解制氫也是可能的，但目前成本大約是其兩倍。這是零碳社會的一種願景：零排放氫氣合成為所有汽車和房屋提供燃料。

“你需要的是一個概念驗證，某種你將要追求的理想。”考慮到日本當前的能源來源，建立一個清潔動力的氫供應鏈看起來比去碳化電網要容易得多。氫燃料電池的好處不僅限於汽車行業。工廠大量使用化石燃料，這意味着它們生產的產品具有更大的碳足跡。許多行業本身就使用氫進行化學合成，並將從更便宜和更清潔的供應中受益。“很多人不明白，當他們購買產品時，這些資源的創造過程中消耗了大量的能源和產生了副產品，”Grasso説。基於燃料電池的工廠將減少這種情況。

國際趨勢引領者

這一氫轉型最深遠的遺產可能在於它如何改變世界其他地方的競爭格局。

“利用奧運會作為激勵和真正轉變基礎設施的一種方式是非常令人興奮的，”麻省理工學院的Shao-Horn説。“無論他們學到了什麼，我認為這將使其他希望朝這個方向發展的城市、州或國家受益。”

在第二次世界大戰後的幾年裏，美國投入了數百萬美元用於研究和建立民用核電站。這些經驗促使其他幾十個國家建立自己的核電，通常比首個進入者便宜得多，後者在這個過程中不得不摸索。日本在關閉其核電艦隊後，現在可以在氫燃料電池方面發揮引領作用。

“你需要的是一個概念驗證，某種你將要追求的理想，”環境工程師Grasso説。“如果你能證明像氫社會這樣的東西可以在東京這樣的城市中運作，那麼接下來就是如何擴展它，如何確保所有附帶後果都得到解決，而你只有通過測試才能真正做到這一點。”

正如市長所宣稱的，東京有資金來押注於這項長期醖釀的技術。如果它沒有起飛，那麼Masuzoe就為更清潔的當地空氣支付了溢價。如果其他城市聽到這個信號並跟隨，那麼毫無疑問，誰將贏得模範環保城市的稱號。