向氫能借力日本打造交通減碳立體網絡

2022-07-08

【科技創新世界潮】

◎本報記者劉霞

氫能源被視為脱碳社會的一張王牌。日本正在下大力氣研發氫能，不僅僅是為了實現氣候目標，同時也希望使該國成為全球首個氫經濟體，並引領全球市場。

在開發和應用氫能方面，日本的交通網絡走在了前列——日本汽車業已經研製出多種氫能運輸工具，包括巴士、卡車、列車等，新加坡《聯合早報》網站在近期的報道中指出，與電動車相比，氫能源車的充能時間更短，這使它在遠程交通工具方面具有優勢。目前，還有日本企業正在研製氫動力飛機。

建設“氫能社會”

在全球氣候變暖的背景下，尋找綠色能源已經逐漸成為世界各國的重點工作之一，而清潔、無污染的氫能源則被視作“完美能源”，也被認為是實現碳中和的關鍵。據國際氫能委員會預測，到2050年，氫能源的市場規模可達2.5萬億美元。據西班牙《趣味》月刊去年6月報道，歐盟委員會聯合研究中心表示，到2050年，氫能將佔到歐盟最終消耗能源的10%—23%；英荷殼牌石油集團估計，到2100年，氫能將佔到全球消耗能源的10%。

氫能已經逐漸成為世界各國競爭的重要綠色能源，在這場能源競賽中，日本走在了前列。

日本在能源安全方面一直存在危機感，早在石油危機發生的上世紀70年代，日本就開始進行氫技術研發，1973年成立了“氫能源協會”。據《聯合早報》報道，福島核泄漏事件後，時任總統安倍晉三提出建設“氫能社會”的目標。2017年12月，日本製定《氫能基本戰略》。2018年7月，日本製定了《第五次能源基本計劃》，今年3月12日，日本經濟產業省又發佈了新版《氫能與燃料電池路線圖》，旨在到2030年將能源結構中氫能源的使用佔比提高。

“氫”裝上路

為建設“氫能社會”，日本在多個領域發力，交通領域當仁不讓走在前列，日本汽車業加大力度研發各種氫能運輸工具。

比如，2014年豐田推出世界首款氫能量產車“未來”（MIRAI），2020年12月，豐田宣佈第二代MIRAI正式在日本市場上市，最高續航里程可達850公里。此外，2017年配備大容量氫燃料電池的巴士首次在日本投入運行。去年東京奧運會期間，用於運動員通勤的氫燃料電池車——包括MIRAI和氫燃料電池巴士的背後，是位於東京都江東區豐州的加氫站。該加氫站佔地2000平方米，每小時可以為4台燃料電池車提供氫氣，製造氫氣的原料則來自殼牌集團提供的碳中性液化天然氣。

用於物流的大型氫能源卡車是日本各大汽車公司積極研發的熱點。如2018年，豐田正式對外展示了第二代氫燃料電池卡車。作為零排放半掛卡車，這款車續航里程升級後達到483公里。今年2月，豐田汽車集團旗下豐田通商等公司在美國洛杉磯港，啓動了氫燃料電池驅動卡車和大型機械的實證項目。

與電動車相比，氫能源車的充能時間更短，這使它在遠程交通工具方面具有優勢。如今，日本把研發重點放在遠程交通工具上，例如氫能源飛機和快鐵，並明確了投入市場的目標。

東日本旅客鐵道株式會社（JR East）旨在於2030年推出氫能列車。據日本廣播協會（NHK）報道，今年3月末，這家企業在神奈川縣的一些路線上對“Hybari”列車開展了相關測試。“Hybari”列車由JR East、日立公司和豐田汽車公司共同開發。這款氫能列車的車頂上裝了氫氣箱，其中的氫氣被輸送到車體下部的燃料電池中，並通過與空氣中的氧氣發生化學反應產生電力。列車的最高時速可達到100公里。

該公司指出，雖然這款氫能列車的行駛速度稍遜於其他列車的120—130公里，成本也比一般列車高，但由於其搭載氫燃料與鋰離子電池，行駛途中不會排放任何廢氣與二氧化碳，燃料電池只會排出水，也不需要架設高架電纜或變電所，可大幅減少維護成本。

此外，川崎重工還與歐洲主要飛機制造商合作，研究氫動力飛機。據日本《讀賣新聞》6月20日報道，川崎重工計劃開發用於氫動力飛機的零部件，並在2040年之前實際投入使用。據報道，川崎重工計劃向海外飛機制造商供應發動機零件和油箱等部件，並計劃2030年起進行陸上測試，預計到2050年時銷售額可達數百億日元。預計研發費用為180億日元，其中90%以上由政府支持的日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）提供補貼。

仍面臨不少挑戰

據國際氫能委員會預測，在交通運輸領域，利用氫能每年預計可減少1/3的碳排放量。儘管氫燃料電池車的優點十分突出，但要想大踏步發展，仍面臨不少難題。

最主要的是氫燃料價格較貴。目前不管是充電站的建設，還是化學催化成本都十分昂貴，這也是目前氫燃料電池車無法廣泛商業化的最主要的原因。

為降低氫燃料的成本，川崎重工建造了世界上第一艘運輸液化氫的專用船。據日本政府官網6月23日報道，今年2月，川崎重工的這艘液化氫運輸船成功地進行了海上運輸示範試驗。該船裝載了澳大利亞生產的氫氣，然後通過海路運回日本神户港。據英國路透社報道，日本計劃到2030年每年進口30萬噸氫，這艘液化氫運輸船無疑可以降低日本人使用氫燃料的成本。

氫能發展面臨的另一個問題在於目前加氫站的數量較少，截至2020年底，日本共建成142座加氫站，數量明顯不足。

此外，氫能的成功與否最終可能取決於社會是否願意為其付出代價，彭博社能源財經預計，未來10年，全球將需要投入1500億美元才能將制氫成本降低到具有競爭力的水平。