向氫能借力 日本打造交通減碳立體網(wǎng)絡

左圖為世界上最大的氫能制造廠——福島氫能源研究基地，右圖為東京都政府運營的加氫站和氫燃料電池公交車。

圖片來源：日本政府網(wǎng)

氫能源被視為脫碳社會的一張王牌。日本正在下大力氣研發(fā)氫能，不僅僅是為了實現(xiàn)氣候目標，同時也希望使該國成為全球首個氫經(jīng)濟體，并引領(lǐng)全球市場。

在開發(fā)和應用氫能方面，日本的交通網(wǎng)絡走在了前列——日本汽車業(yè)已經(jīng)研制出多種氫能運輸工具，包括巴士、卡車、列車等，新加坡《聯(lián)合早報》網(wǎng)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(yōu)勢。目前，還有日本企業(yè)正在研制氫動力飛機。

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(jīng)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(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。據(jù)國際氫能委員會預測，到2050年，氫能源的市場規(guī)模可達2.5萬億美元。據(jù)西班牙《趣味》月刊去年6月報道，歐盟委員會聯(lián)合研究中心表示，到2050年，氫能將占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，氫能將占到全球消耗能源的10%。

氫能已經(jīng)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(fā)生的上世紀70年代，日本就開始進行氫技術(shù)研發(fā)，1973年成立了“氫能源協(xié)會”。據(jù)《聯(lián)合早報》報道，福島核泄漏事件后，時任總統(tǒng)安倍晉三提出建設“氫能社會”的目標。2017年12月，日本制定《氫能基本戰(zhàn)略》。2018年7月，日本制定了《第五次能源基本計劃》，今年3月12日，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省又發(fā)布了新版《氫能與燃料電池路線圖》，旨在到2030年將能源結(jié)構(gòu)中氫能源的使用占比提高。

“氫”裝上路

為建設“氫能社會”，日本在多個領(lǐng)域發(fā)力，交通領(lǐng)域當仁不讓走在前列，日本汽車業(yè)加大力度研發(fā)各種氫能運輸工具。

比如，2014年豐田推出世界首款氫能量產(chǎn)車“未來”(MIRAI)，2020年12月，豐田宣布第二代MIRAI正式在日本市場上市，最高續(xù)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，用于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后，是位于東京都江東區(qū)豐州的加氫站。該加氫站占地2000平方米，每小時可以為4臺燃料電池車提供氫氣，制造氫氣的原料則來自殼牌集團提供的碳中性液化天然氣。

用于物流的大型氫能源卡車是日本各大汽車公司積極研發(fā)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(xù)航里程升級后達到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，啟動了氫燃料電池驅(qū)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(yōu)勢。如今，日本把研發(fā)重點放在遠程交通工具上，例如氫能源飛機和快鐵，并明確了投入市場的目標。

東日本旅客鐵道株式會社(JR East)旨在于2030年推出氫能列車。據(jù)日本廣播協(xié)會(NHK)報道，今年3月末，這家企業(yè)在神奈川縣的一些路線上對“Hybari”列車開展了相關(guān)測試。“Hybari”列車由JR East、日立公司和豐田汽車公司共同開發(fā)。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，并通過與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應產(chǎn)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于其他列車的120—130公里，成本也比一般列車高，但由于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(jù)日本《讀賣新聞》6月20日報道，川崎重工計劃開發(fā)用于氫動力飛機的零部件，并在2040年之前實際投入使用。據(jù)報道，川崎重工計劃向海外飛機制造商供應發(fā)動機零件和油箱等部件，并計劃2030年起進行陸上測試，預計到2050年時銷售額可達數(shù)百億日元。預計研發(fā)費用為180億日元，其中90%以上由政府支持的日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)提供補貼。

仍面臨不少挑戰(zhàn)

據(jù)國際氫能委員會預測，在交通運輸領(lǐng)域，利用氫能每年預計可減少1/3的碳排放量。盡管氫燃料電池車的優(yōu)點十分突出，但要想大踏步發(fā)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(yè)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(jù)日本政府官網(wǎng)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范試驗。該船裝載了澳大利亞生產(chǎn)的氫氣，然后通過海路運回日本神戶港。據(jù)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(fā)展面臨的另一個問題在于目前加氫站的數(shù)量較少，截至2020年底，日本共建成142座加氫站，數(shù)量明顯不足。

此外，氫能的成功與否最終可能取決于社會是否愿意為其付出代價，彭博社能源財經(jīng)預計，未來10年，全球?qū)⑿枰度?500億美元才能將制氫成本降低到具有競爭力的水平。