日本能否在氫能利用上領跑世界?

2019/12/13


      日本川崎重工業12月11日舉行了世界首艘液化氫運輸船的下水儀式。該船將於2020年秋完工,並啟動將澳大利亞生産的氫運往日本的實證試驗。到2030年度,氫相關市場被認為將擴大至4000億日元規模,而海上運輸將成為核心。

      

世界首艘液化氫運輸船的下水儀式(12月11日,神戶市中央區,kyodo)

           

      日本將氫能定位為實現低碳社會的王牌,將通過政府與民間攜手推動構建氫能供應鏈。另一方面,歐洲和中國等也展開積極投資。日本企業能否發揮技術優勢,走在前列?日本經濟新聞(中文版:日經中文網)匯總了實現氫社會的要點。

   

      包括澳大利亞駐日大使Richard Court、豐田會長內山田竹志和本田會長神子柴壽昭等企業首腦、相關人士和一般參與者在內,約4000人出席了12月11日的下水儀式。慶祝了定名為「SUISO FRONTIER(氫新天地)」號、全長116米的運輸船的下水。在完成氫儲存罐的安裝工程等之後,預定2020年秋季完工。

    

      川崎重工將攜手丸紅、J-POWER、JXTG能源、岩谷産業和英荷殼牌石油,啟動利用在澳大利亞開採的低價煤炭製造氫、然後向日本出口的實證試驗計劃。這項計劃不可缺少的就是運輸船。

      

      氫氣如果冷卻至攝氏零下253度即可液化,可使體積壓縮至800分之1,適合大量運輸。

     


      運輸船內置儲存液化氫的特殊儲存罐,為了保持隔熱狀態,以不銹鋼製的外殼覆蓋。結構猶如真空熱水瓶。儲存罐的直徑為10.5米,高16米。在川崎重工的播磨工廠,已迎來製造的最終局面。

             

      川崎重工在建造運輸船的同時,一直推進氫能相關技術的開發。除了對氫氣進行冷卻壓縮的「液化器」之外,還有在船舶和陸地之間轉移氫的「裝卸裝置」等。在將海上運輸的氫卸下的神戶市神戶機場島,在陸地上儲藏氫的大型儲存罐的建設正在推進。

   

      日本氫能産業鏈開發中心負責人西村元彥表示,液化氫此前被用作火箭的推進燃料,但「截至目前,沒有大量運輸的手段。借助大型運輸船,在日本也能構建面向發電和燃料電池車的氫能供應鏈」。川崎重工力爭2030年前後實現商用化,還計劃推進大型船的開發。

    

      對於川崎重工來説,氫能業務具有重要意義。造船業務受到中韓企業的低價攻勢影響,盈利低迷。在能源相關業務方面,發電用渦輪機受二氧化碳(CO2)減排的潮流影響,不確定性正在加強。如果能儘快構建可以依託現有業務的液化氫的價值鏈,有望在標準競爭中領先,獲得授權收入。該公司計劃到2030年,使合併營業利潤的5%來自氫能相關業務。

     

      氫能相關市場今後有望迅速擴大。據調查公司富士經濟估算,到2030年度將增至2018年度的50倍以上,達到4085億日元。燃燒時不排放二氧化碳的氫作為實現低碳社會的王牌,受到的期待正在提高。在中東局勢日趨緊張的背景下,依賴化石燃料的風險日漸浮現,這也成為氫能市場擴大的背景。

   

      如果利用太陽能和風力等可再生能源,通過電解水來製造氫,幾乎不會産生二氧化碳。以天然氣和煤炭等化石燃料為原料製造氫之際,如果將排放的二氧化碳捕獲與封存(CCS)在地下,也能大幅減輕環境負荷。能通過多樣化原料製造的氫在能源的穩定供應方面具有重大的意義,各企業正致力於發展相關業務。

   

      豐田在10月的東京車展上,發佈了將於2020年底上市的燃料電池車(FCV)「未來」(MIRAI)的新車型。據稱,通過提高發電效率,1次加氫可行駛的距離得以延長。

   

      在日本能源行業舉起氫能利用大旗的是日本國內最大石油批發商JXTG控股。該公司在橫濱市的基地利用液化石油氣(LPG)為原料生産氫。在日本全國41個加氫站向燃料電池車供應氫。

     


      該公司在生産石油産品的工序中,一直利用氫去除硫磺成分等,與主業的聯絡密切。該公司社長杉森務表示「為了實現氫社會,能低價供給氫的基礎設施的建設不可或缺」。

        

JXTG控股專注於拓展加氫站(ENEOS橫濱綱島加氫站)

  

      JXTG將攜手千代田化工建設,開發通過在氫氣中加入甲苯、使之在常溫下變為液體化學品之後運輸的技術。日揮開發出了高效製造包含氫分子的氨的技術。氨只要將氮和氫混合即可生産,如果壓縮,可在常溫下變為液體。以上方式一次可運輸的氫的量都少於通過冷卻加以液化的方式,但優點是能充分利用現有的化學品油輪和儲存罐。

     

      在發電設備方面,氫能技術的開發也在推進。IHI和三菱日立電力系統(Mitsubishi Hitachi Power Systems、MHPS)正在開發將氨和氫混入天然氣、使之燃燒的燃氣輪機技術。

  

      在這些氫能相關技術的開發方面,日本一直領先於世界。不過,目前還存在與通過氫發電相比、利用天然氣和煤炭發電成本明顯更低這一課題。

   

      目前液化天然氣(LNG)的發電成本為15日元左右。針對氫發電的成本,日本政府將2030年代降至17日元/千瓦時定為目標。要實現與液化天然氣基本相同的成本競爭力,確立國際供應鏈和實現大量運輸將成為關鍵。日本政府需要在政策上維持強有力的支援。

   

      各國也開始採取行動。目前,日本領先的趨勢正在改變。歐洲和中國等世界各國也將氫作為低碳能源予以關注,開始啟動果斷的投資。

       

      舉全國之力推進投資的是德國。2018年12月,德國發佈了在地方推進氫與燃料電池技術引進的支援計劃「Highland project」。德國還成立了統一管理産學官(企業、學校、政府)的氫能技術研發和政策的機構。打算儘快構建在社會上普及産學官攜手開發的氫能技術的體制,以主導氫能的國際競爭。

      

      荷蘭將搶在世界之前推進氫發電計劃。在北部的Nuon Magnum發電站,計劃到2023年將燃料從天然氣改為氫。據稱每年約130萬噸的二氧化碳排放量將幾乎減為零。利用天然氣製造氫,在改質過程中發生的二氧化碳可以捕獲與封存(CCS),可在無碳狀態下供應氫。

   



      英國將推進將北部的城市燃氣全部改為氫、用於家用和工廠用的熱供給的計劃。氫通過北海和歐洲的天然氣改質來製造,在改質過程産生的二氧化碳通過北海的枯竭天然氣田捕獲與封存。川崎重工高管表示「在歐洲,大膽在社會上引進氫能技術的趨勢正在擴大」。

          

  

      中國在步入2019年後,相繼出台了氫能相關政策。中國發佈了《長三角氫能與燃料電池産業創新發展白皮書》,將在長江三角洲地區形成氫能相關産業聚集,還將積極為基礎研究領域提供支援。全年擁有2500萬噸氫産能的中國將依託巨大市場,在氫社會領域也成為世界的強有力競爭者。

   

      日本2019年9月匯總了《氫能和燃料電池技術開發戰略》,提出在氫相關領域重點發展「燃料電池」、「氫能供應鏈」和「電解水」這3個領域的方針。匯總該戰略的氫與燃料電池戰略協議會表示「歐美是由公共機構以基礎研究和關鍵技術開發為中心提供支援。為了領先於世界,不僅是大規模實證,還需要進一步強化基礎研究和關鍵技術開發」。

   

      在世界上的氫能技術開發競爭日趨激烈的背景下,對日本來説,社會普及的速度和技術的標準化或許也將成為課題。

   

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)福本裕貴,湯前宗太郎,花房良祐,星正道,大阪寫真映像部 小幡真帆

   

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