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日本將氫能視為下一個(gè)液化天然氣產(chǎn)業(yè)

Technews科技新報(bào)

如何取代汽柴油交通工具的發(fā)展路線上,日本與歐美有相當(dāng)大的歧異。歐美國(guó)家主張「萬物電動(dòng)化」,也就是過去沒有接電是燒油的汽車要電動(dòng)化,日本則是主張「打造氫能經(jīng)濟(jì)」。日本與全球作對(duì)看似讓人難以理解,畢竟過去日本已經(jīng)有太多想要打造獨(dú)家系統(tǒng)卻總是不敵全球的經(jīng)驗(yàn),但是,日本獨(dú)押氫能,有其特殊的戰(zhàn)略思維。

日本的能源幾乎完全仰賴進(jìn)口,這是日本心靈上最大的陰影,尤其 311 事件之后,由于暫停核電主要以燃?xì)獍l(fā)電替代,2015 年日本進(jìn)口石化燃料占總能源消耗比例暴增至 94%,更讓日本對(duì)能源安全產(chǎn)生不理性的恐慌。

日本受限于地狹人稠,且位于溫帶,發(fā)展可再生能源受到地理上的限制;日本還有另一個(gè)先天不良的問題,1895 年時(shí)東京從德國(guó)購(gòu)買發(fā)電機(jī),大阪卻向美國(guó)GE購(gòu)買發(fā)電機(jī),從此種下東西日本電力頻率不同,東日本頻率為 50 赫茲,西日本卻是 60 赫茲,導(dǎo)致日本電網(wǎng)還分成東西兩半,不易互相支持,彼此之間的傳輸容量限制為 1.2 吉瓦(gigawatt)。

日本如同過去的歐美電力公司,對(duì)可再生能源搭配能源儲(chǔ)存、智慧電網(wǎng)各種新調(diào)控技術(shù)與觀念不熟悉,迷信大電網(wǎng)才能容納「不穩(wěn)定」的可再生能源,然而,別說連接中、俄、韓、日的亞洲超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃八字都還沒一撇,連日本自己都還分兩半,因此日本對(duì)采用可再生能源達(dá)成能源自主的想法興趣并不大,反而是把推動(dòng)可再生能源當(dāng)成補(bǔ)貼無國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的日本企業(yè)的辦法,結(jié)果產(chǎn)生許多高收購(gòu)電價(jià)的項(xiàng)目,但占供電比例仍低。

由于日本不以可再生能源來解決能源自給問題,思維就轉(zhuǎn)向分散進(jìn)口品項(xiàng)。對(duì)日本來說,既然交通領(lǐng)域占汽柴油消耗的重要角色,把汽柴油車輛很快改為氫能,看似一個(gè)可快速分散能源風(fēng)險(xiǎn)的辦法,從天然氣領(lǐng)域的過去,可發(fā)現(xiàn)這是日本的一貫思維。

日本目前是全球第三大煤進(jìn)口國(guó),僅次于中國(guó)與印度,且是最大液化天然氣(LNG)進(jìn)口國(guó),311 之后,日本因?yàn)橥:硕烊粴庥昧勘┰?,以一?guó)需求就把亞洲天然氣價(jià)格拉到天價(jià)。事實(shí)上,日本在半世紀(jì)以前就曾經(jīng)憑一國(guó)之力徹底改變了天然氣市場(chǎng),當(dāng)時(shí)日本面臨與現(xiàn)在中國(guó)、印度相同的問題,燃煤與燃油發(fā)電導(dǎo)致嚴(yán)重空氣污染,因此決定徹底改變國(guó)家的電力領(lǐng)域,全力轉(zhuǎn)型到燃?xì)獍l(fā)電,也創(chuàng)造了龐大的需求與市場(chǎng)空間。

另一方面,日本由于無本土油源,導(dǎo)致雖然石油消耗比美國(guó)德州還少,卻是全世界第 4 大石油進(jìn)口國(guó)。當(dāng)年為了減少石油進(jìn)口量,從電力領(lǐng)域下手,全力推動(dòng)天然氣戰(zhàn)略,以燃?xì)獍l(fā)電來取代燃油發(fā)電,雖然看起來?yè)Q湯不換藥,對(duì)日本來說卻是至少把風(fēng)險(xiǎn)從單押石油略為分散到石油與天然氣。相對(duì)的,如今用氫來取代汽柴油,乍看之下日本工業(yè)廢氫并不足,必須進(jìn)口氫,仍然沒有解決能源仰賴進(jìn)口問題,但從油氣略為分散到氫,也是同樣的日本思維。

面對(duì)減碳的要求,由于日本可再生能源發(fā)展不良,氫能也成為減少碳排放的救命稻草,若是進(jìn)口氫氣是以石化燃料制造,就全球來說沒有太大減碳作用,但是對(duì)日本來說,碳排放算在氫出口國(guó),自己使用氫燃料電池車取代汽柴油車,少了許多交通領(lǐng)域碳排放,能躲過碳稅,也能躲過國(guó)際減碳?jí)毫Γ褪沁_(dá)到目標(biāo)。

要推動(dòng)氫能不能只小心翼翼

日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省預(yù)估氫價(jià)格在 2030 年為每標(biāo)準(zhǔn)狀況立方米(Nm3,標(biāo)準(zhǔn)溫度壓力下 1 立方米體積的氣體,標(biāo)準(zhǔn)溫度壓力為 1 大氣壓,攝氏 0 度)30 日元,相當(dāng)于每公斤330 日元,而每公斤氫氣所含的化學(xué)能約相當(dāng)于 1 加侖汽油,也就是使用每公斤 330 日元的氫氣,就化學(xué)能來說,相當(dāng)于油價(jià)約每加侖 3 美元。但氫燃料電池車的能量轉(zhuǎn)換效率高于內(nèi)燃機(jī),因此實(shí)際上換算的成本還要再更低,再考量未來的碳稅因素,因此可說成本上已有競(jìng)爭(zhēng)力。

然而,要達(dá)到這樣樂觀的預(yù)期,日本必須開創(chuàng)夠大的氫能市場(chǎng),讓各相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)都能規(guī)模量產(chǎn)化,才能將氫價(jià)格壓低到預(yù)設(shè)區(qū)間。就自小客車來說,恐怕規(guī)模遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足,因?yàn)槿毡窘?jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省計(jì)劃到 2020 年底日本有 4 萬輛氫燃料電池車,2025 年達(dá)總數(shù) 20 萬輛,2030年達(dá)總數(shù) 80 萬輛,即使一切照計(jì)劃進(jìn)行,比起 2017 年日本一年就賣出 20 萬輛油電混合車,實(shí)在是小巫見大巫。

因此日本顯然必須全面發(fā)展其他領(lǐng)域的氫能用途,才能沖高氫產(chǎn)業(yè)的規(guī)模,達(dá)成降低氫價(jià)的目標(biāo),其中一個(gè)嘗試就是將氫燃料電池應(yīng)用在堆高機(jī)。亞馬遜于 2017年采用氫燃料電池堆高機(jī)廠 Plug Power 產(chǎn)品,用于其物流中心,豐田也將其「未來」氫燃料電池車的核心氫燃料電池用來打造雷蒙(Raymond)品牌的氫燃料電池堆高機(jī)。

氫燃料電池堆高機(jī)比起鉛酸電池堆高機(jī)有許多好處,首先是占用的空間大幅縮小,一般物流中心的電池充電基礎(chǔ)設(shè)施大約占用 5%~10% 空間,若改為氫燃料電池堆高機(jī),可節(jié)省相對(duì)應(yīng)空間,改用來存放更多商品;其次是鉛酸電池的電壓會(huì)逐漸下降,讓堆高機(jī)的速度變慢,造成生產(chǎn)力損失,每 8 小時(shí)效率大約下降 14%,改用氫燃料電池可避免這個(gè)問題;電池充電還需要額外的人員看管,但氫燃料電池設(shè)備加氫可由駕駛自行處理,更進(jìn)一步節(jié)省人事成本。

日本也看中氫燃料電池巴士為提升氫消費(fèi)量規(guī)模的重要策略,因?yàn)榘褪康臍溆昧窟h(yuǎn)高于自小客車,每輛巴士耗氫量大約為自小客車的 45 倍,日本計(jì)劃 2030 年有1,200 輛氫能巴士。不過,這個(gè)數(shù)量遠(yuǎn)少于歐洲與中國(guó)的規(guī)劃目標(biāo)。由這些計(jì)劃可看出日本的自相矛盾,一方面希望擴(kuò)大氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模,但因?yàn)楸J刂?jǐn)慎,所有的嘗試都速度太慢、規(guī)模太小,根本無法快速推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

為了完成氫能的國(guó)家能源戰(zhàn)略,日本顯然必須動(dòng)用電力領(lǐng)域,來擴(kuò)增氫能的應(yīng)用范圍,而這又回歸到日本的天然氣經(jīng)驗(yàn)。天然氣大多是開采石油的副產(chǎn)品,在過去,大多在油田現(xiàn)地?zé)?,日本需求在?nèi)產(chǎn)生的市場(chǎng)誘因下,如今許多油田天然氣不再是現(xiàn)地?zé)?,而是收集起來,制成液化天然氣輸?氫氣現(xiàn)在也是許多種工業(yè)制程的副產(chǎn)品,也是大多在工廠直接燒掉。但若氫能經(jīng)濟(jì)起飛,這些工業(yè)廢氫未來將收集起來,成為各種氫能應(yīng)用的氫來源。

半世紀(jì)之前日本推動(dòng)了全球的液化天然氣經(jīng)濟(jì),如今希望如法炮制到氫氣。日本將從汶萊進(jìn)口氫氣,之后還可能從澳洲與挪威進(jìn)口氫。除了氫燃料電池,電力方面,日本還打算輔以氫氣打造整合復(fù)循環(huán)燃煤發(fā)電(Integrated gasification combined cycle),讓燃煤發(fā)電也成為沖刺氫經(jīng)濟(jì)規(guī)模的助力,只是整合復(fù)循環(huán)燃煤發(fā)電當(dāng)前成本過高,毫無經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力;要用無經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的項(xiàng)目來推動(dòng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模,不啻緣木求魚。

日本雖然有天然氣的前例,但要推動(dòng)氫能規(guī)模經(jīng)濟(jì),不能只敢小心翼翼,規(guī)劃30年橫跨多領(lǐng)域,看似很宏大,卻每個(gè)領(lǐng)域都小打小鬧,根本無法達(dá)成所需規(guī)模,需要真正下決心大破大立。就日本的戰(zhàn)略需求與過往習(xí)性來看,緊抱氫能可預(yù)測(cè)也可理解,但就看日本何時(shí)會(huì)敢「梭哈」全力押注這一局了。

來源:Technews科技新報(bào)

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