日本能建造全球最先進(jìn)的氫能社會(huì)嗎?
OFweek氫能網(wǎng)訊:盡管完全清潔的能源聽起來很夢幻,但氫確實(shí)為這種想法提供著現(xiàn)實(shí)的可能。
日本是全球最早提出“氫能社會(huì)”愿景的國家,并為此付出了切實(shí)的努力。當(dāng)前全球以氫為燃料驅(qū)動(dòng)的FCV共有約1萬臺(tái),大部分已經(jīng)上路。而這些在跑的FCV主要來自日本豐田和本田。
但作為島國,日本氫資源缺乏、加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的推廣管制以及中、美等國在氫能領(lǐng)域的奮起直追,都對(duì)日本打造全球最先進(jìn)氫能社會(huì)的期待形成威脅。
用途多樣的氫
氫是宇宙中最豐富的元素,盡管此前并不如現(xiàn)在引人注目,但仍被開發(fā)用于眾多工業(yè)領(lǐng)域。
例如在工業(yè)應(yīng)用中,氫用于不銹鋼等平滑金屬表面;在石油復(fù)合物中,氫被用于脫硫;在半導(dǎo)體、液晶面板和LED的制造中,由于還原能力強(qiáng)和質(zhì)量輕的特性,氫被用于稀釋原料氣體;在人造黃油和口紅中氫被用作固化劑……就日本而言,從重型大專院校到最先進(jìn)的高科技,氫已經(jīng)為日本工業(yè)提供了50多年的支持。
不同的是此前氫只用于特殊用途。但現(xiàn)在,氫被視為未來能源應(yīng)用廣受關(guān)注。氫每質(zhì)量的能量密度是汽油的3倍,遠(yuǎn)超石油和天然氣。
在使用上,氫并不會(huì)選擇像汽油或液化天然氣一樣燃燒,而是會(huì)和氧氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電和熱。燃料電池在汽車和家庭熱電聯(lián)產(chǎn)品中的投用證明了這條道路的可行性。
日本領(lǐng)跑全球氫能應(yīng)用
液化空氣日本總裁兼首席執(zhí)行官Shiro Yahara從利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源的角度給出了氫的定位。
“可再生能源包括太陽能、風(fēng)能,受環(huán)境和天氣影響具有一定的不穩(wěn)定性,因此,可再生能源制造的電力有必要以不同的形式進(jìn)行能量存儲(chǔ),氫則可以在現(xiàn)有電能不充分時(shí)充當(dāng)橋梁,將存儲(chǔ)在氫中的電能提取出來!
盡管現(xiàn)在蓄電池的發(fā)展也很迅速,容量在持續(xù)增加,但蓄電池容量變大的同時(shí),體積、重量也會(huì)變大,充電時(shí)長也是無法忽視的現(xiàn)實(shí)問題,這些矛盾到現(xiàn)在仍沒有得到妥善的處理。但氫卻完全不會(huì)被這些問題所困擾。
目前,以氫為燃料驅(qū)動(dòng)的FCV在世界上共有約1萬臺(tái),大部分已經(jīng)上路。而這些跑起來的FCV主要來自日本豐田和本田。
日本國內(nèi)的FCV保有量已達(dá)3000臺(tái),加氫站數(shù)量接近100座,氫能已經(jīng)展現(xiàn)出在該地區(qū)傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的使用前景。隨著供應(yīng)鏈的不斷完善,F(xiàn)CV購買和使用成本的不斷降低,F(xiàn)CV的推廣應(yīng)用程度將進(jìn)一步提升。
日本的氫能弱項(xiàng)
使用規(guī)模的擴(kuò)張意味著氫需求量的加大,而這目前是日本的弱項(xiàng),日本的氫氣制造能力不足。
相較之下,韓國附近就有氫氣制造裝置;歐洲通過輸油管可以將荷蘭的氫氣輸送到內(nèi)陸;美國已經(jīng)在德克薩斯州的海灣地區(qū)運(yùn)行了氫氣輸油管,并計(jì)劃向擁有5000臺(tái)FCV的加利福尼亞州市場進(jìn)軍,在美國西海岸建設(shè)150毫米的液化氫氣工廠。
此外,各國甲烷制氫的利用也在逐漸實(shí)用化。污水處理廠生產(chǎn)的沼氣和農(nóng)業(yè)垃圾會(huì)產(chǎn)生沼氣,通過重整甲烷也可以制造氫氣。這意味著它們的氫氣來源會(huì)非常豐富。
直追日本的美國和中國
整體來看,日本在氫能方面尚處于世界領(lǐng)先地位,但日本國內(nèi)對(duì)此卻并不樂觀:“競爭者們正在步步逼近。”
2017年日本對(duì)外發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》,在燃料電池汽車方面提出2020年、2025年、2030和2040年分別達(dá)到4萬、20萬、80萬、3000萬輛;加氫站建設(shè)方面,2020和2025年分別達(dá)到160座和320座,且2025年氫成本降至30日元/立方米的目標(biāo)。
但由于燃料電池汽車的高售價(jià),加氫站基礎(chǔ)設(shè)施的不健全等,日本氫燃料電池車和加氫站的推廣速度遠(yuǎn)不及預(yù)期。但與此同時(shí),美國和中國的氫燃料電池推廣卻如火如荼,美國加利福利亞現(xiàn)FCV保有量全球居首,而中國的FCV運(yùn)行數(shù)量已達(dá)數(shù)百臺(tái)。
不過,日本企業(yè)已經(jīng)有所行動(dòng)。在豐田的下一代燃料電池汽車模型中,其目標(biāo)是將燃料電池系統(tǒng)的成本降低50%。根據(jù)這個(gè)計(jì)劃,全新MIRAI可能比目前的型號(hào)便宜得多,在規(guī)模化效應(yīng)下,價(jià)格還會(huì)更低。
這一點(diǎn)跟電動(dòng)車此前的處境類似。在電動(dòng)車剛剛出現(xiàn)的時(shí)候,因?yàn)閮r(jià)格昂貴、充電設(shè)備缺乏,大多數(shù)人對(duì)電動(dòng)車的普及持否定態(tài)度。但還沒有超過10年,現(xiàn)在電動(dòng)車和充電設(shè)施已經(jīng)隨處可見。
氫能和燃料電池車也一樣,在政府、公共機(jī)關(guān)以及企業(yè)的共同協(xié)力下,氫能和燃料電池會(huì)迅速成為未來能源的主角。
加氫站推廣不可規(guī)避的問題
加氫基礎(chǔ)設(shè)施的普及也是很迫切的問題,雖然日本目前對(duì)發(fā)展氫能給予了很大支持,但對(duì)加氫站建設(shè)和運(yùn)營的管制尚未完全放開。
事實(shí)上,日本在加氫站放松管制上已經(jīng)有了很大進(jìn)展。比較具有代表性的是1998年“自助加氫站”的出現(xiàn),允許用戶自主加氫。
同時(shí),由于氫此前長期用于工業(yè)用途,因此在法律上被規(guī)定為聯(lián)合企業(yè)和工廠管制。在新的環(huán)境背景下,日本之前的“高壓氣體取締法”也被《高壓氣體安全法》所取代。
但管制還是真實(shí)存在的,外行通常認(rèn)為現(xiàn)在隨處可見的加油站舊址上可以直接建設(shè)加氫站,但實(shí)際上并沒有這么容易。因?yàn)橛行碌姆辣O(shè)備需求等,這就需要適用于新防爆設(shè)備等大型廠房適用的法律出現(xiàn),相關(guān)法規(guī)的延遲出臺(tái)也會(huì)為加氫站的普及造成影響。
不過日本已經(jīng)采取了新的行動(dòng)。目前,日本由業(yè)界團(tuán)體與經(jīng)產(chǎn)省進(jìn)行協(xié)商,已放寬了37項(xiàng)限制規(guī)定,預(yù)計(jì)未來加氫站和加油站保有量的差距會(huì)被填補(bǔ)。
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