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日本能建造全球最先进的氢能社会吗?

放大字体 缩小字体 发布日期:2019-03-13 11:05:47   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:365


  尽管完全清洁的能源听起来很梦幻,但氢确实为这种想法提供着现实的可能。

  日本是全球最早提出“氢能社会”愿景的国家,并为此付出了切实的努力。当前全球以氢为燃料驱动的FCV共有约1万台,大部分已经上路。而这些在跑的FCV主要来自日本丰田和本田。

  但作为岛国,日本氢资源缺乏、加氢站基础设施的推广管制以及中、美等国在氢能领域的奋起直追,都对日本打造全球最先进氢能社会的期待形成威胁。

  用途多样的氢

  氢是宇宙中最丰富的元素,尽管此前并不如现在引人注目,但仍被开发用于众多工业领域。

  例如在工业应用中,氢用于不锈钢等平滑金属表面;在石油复合物中,氢被用于脱硫;在半导体、液晶面板和LED的制造中,由于还原能力强和质量轻的特性,氢被用于稀释原料气体;在人造黄油和口红中氢被用作固化剂……就日本而言,从重型大专院校到最先进的高科技,氢已经为日本工业提供了50多年的支持。

  不同的是此前氢只用于特殊用途。但现在,氢被视为未来能源应用广受关注。氢每质量的能量密度是汽油的3倍,远超石油和天然气。

  在使用上,氢并不会选择像汽油或液化天然气一样燃烧,而是会和氧气化学反应产生电和热。燃料电池在汽车和家庭热电联产品中的投用证明了这条道路的可行性。

  日本领跑全球氢能应用

  液化空气日本总裁兼首席执行官Shiro Yahara从利用太阳能风能可再生能源的角度给出了氢的定位。

  “可再生能源包括太阳能、风能,受环境和天气影响具有一定的不稳定性,因此,可再生能源制造的电力有必要以不同的形式进行能量存储,氢则可以在现有电能不充分时充当桥梁,将存储在氢中的电能提取出来。”

  尽管现在蓄电池的发展也很迅速,容量在持续增加,但蓄电池容量变大的同时,体积、重量也会变大,充电时长也是无法忽视的现实问题,这些矛盾到现在仍没有得到妥善的处理。但氢却完全不会被这些问题所困扰。

  目前,以氢为燃料驱动的FCV在世界上共有约1万台,大部分已经上路。而这些跑起来的FCV主要来自日本丰田和本田。

  日本国内的FCV保有量已达3000台,加氢站数量接近100座,氢能已经展现出在该地区传统应用领域的使用前景。随着供应链的不断完善,FCV购买和使用成本的不断降低,FCV的推广应用程度将进一步提升。

  日本的氢能弱项

  使用规模的扩张意味着氢需求量的加大,而这目前是日本的弱项,日本的氢气制造能力不足。

  相较之下,韩国附近就有氢气制造装置;欧洲通过输油管可以将荷兰的氢气输送到内陆;美国已经在德克萨斯州的海湾地区运行了氢气输油管,并计划向拥有5000台FCV的加利福尼亚州市场进军,在美国西海岸建设150毫米的液化氢气工厂。

  此外,各国甲烷制氢的利用也在逐渐实用化。污水处理厂生产的沼气和农业垃圾会产生沼气,通过重整甲烷也可以制造氢气。这意味着它们的氢气来源会非常丰富。

  直追日本的美国和中国

  整体来看,日本在氢能方面尚处于世界领先地位,但日本国内对此却并不乐观:“竞争者们正在步步逼近。”

  2017年日本对外发布《氢能基本战略》,在燃料电池汽车方面提出2020年、2025年、2030和2040年分别达到4万、20万、80万、3000万辆;加氢站建设方面,2020和2025年分别达到160座和320座,且2025年氢成本降至30日元/立方米的目标。

  但由于燃料电池汽车的高售价,加氢站基础设施的不健全等,日本氢燃料电池车和加氢站的推广速度远不及预期。但与此同时,美国和中国的氢燃料电池推广却如火如荼,美国加利福利亚现FCV保有量全球居首,而中国的FCV运行数量已达数百台。

  不过,日本企业已经有所行动。在丰田的下一代燃料电池汽车模型中,其目标是将燃料电池系统的成本降低50%。根据这个计划,全新MIRAI可能比目前的型号便宜得多,在规模化效应下,价格还会更低。

  这一点跟电动车此前的处境类似。在电动车刚刚出现的时候,因为价格昂贵、充电设备缺乏,大多数人对电动车的普及持否定态度。但还没有超过10年,现在电动车和充电设施已经随处可见。

  氢能和燃料电池车也一样,在政府、公共机关以及企业的共同协力下,氢能和燃料电池会迅速成为未来能源的主角。

  加氢站推广不可规避的问题

  加氢基础设施的普及也是很迫切的问题,虽然日本目前对发展氢能给予了很大支持,但对加氢站建设和运营的管制尚未完全放开。

  事实上,日本在加氢站放松管制上已经有了很大进展。比较具有代表性的是1998年“自助加氢站”的出现,允许用户自主加氢。

  同时,由于氢此前长期用于工业用途,因此在法律上被规定为联合企业和工厂管制。在新的环境背景下,日本之前的“高压气体取缔法”也被《高压气体安全法》所取代。

  但管制还是真实存在的,外行通常认为现在随处可见的加油站旧址上可以直接建设加氢站,但实际上并没有这么容易。因为有新的防爆设备需求等,这就需要适用于新防爆设备等大型厂房适用的法律出现,相关法规的延迟出台也会为加氢站的普及造成影响。

  不过日本已经采取了新的行动。目前,日本由业界团体与经产省进行协商,已放宽了37项限制规定,预计未来加氢站和加油站保有量的差距会被填补。

 

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