豪赌氢能源 日本会成为全球能源业真正的“游戏改变者”吗？

作为消除碳排放30年计划的一部分，如果日本的野心得以实现，其可以为全球氢能供应链打下牢固基础。

重金投入氢能

在过去几年里，日本上至政府，下至企业，重金投入氢能源行业。

据华尔街日报统计，在截止至2019年的两年时间里，日本政府的氢能相关研发投入预算翻了一倍多，达到3亿美元，这还不算私营企业投入的数百万美元。

去年12月，日本公布了一份有关氢能源的初步路线图，要求到2050年，氢气和相关燃料将从现在的几乎为零的发电量增长至提供10%的电力，并将相当一部分氢能发电用于航运或钢铁制造等其他用途。

目前，日本政府正在拟定一份最终能源计划，其中可能包含官方的氢气开发目标和成本估算。

此外，预计日本政府还将提供氢能补贴，阻止开发碳排放高的技术，最终通过建造船只、天然气码头等其他基础设施，使氢能成为日常生活的重要组成部分。

从私营企业的动作来看，华尔街日报也列举了日本企业在氢能上的诸多努力。

日本最大的电力公司JERA正计划通过将氢化合物氨气掺入其燃煤发电厂来减少碳排放，并于今年5月与全球最大的氨气制造商签署了一份谅解备忘录，以完善供应链。

在横滨，重工业制造商IHI公司正在改造燃气轮机，以燃烧生产氢气的氨气混合物。

值得一提的是，JERA和IHI开启了一项由政府资助的能源试验，在JERA最大的燃煤电厂燃烧20%的氨气混合物。如果进展顺利，JERA希望到2030年在所有的煤厂推广这项技术，然后逐步提高氨的使用比例，减少碳排放。

为完成这项实验，需要大量增加氨的供应。JERA的初步测试要求每年约50万吨氨，约为日本目前消费量的一半。根据日本经济产业省的一个咨询小组预测，到2050年，日本每年可能消耗3000万吨氨气和2000万吨氢气，而目前全球氨气交易量仅为2000万吨。

至于如何供应氨水，这项任务落在了日本传统化学品厂商三菱和三井头上。目前，三井正在讨论在沙特阿拉伯新建一座大型氨厂的可能性，该集团认为这是最便宜的获取氨的方式。三菱正在与北美、中东和亚洲的潜在供应商进行谈判，还与日本航运公司就建造更大的氨气运输船进行谈判。

除了发电领域，在航运领域，日本宇森船务株式会社等航运公司正在设计使用或运输氢能的船只。目前，世界上第一艘液化氢运输船坐落在日本西南部的神户港，这艘380英尺长的船正准备向5600英里外的澳大利亚试航。

在技术方面，川崎重工正在开发处理液化氢所需的技术，包括双层不锈钢制成的罐和管道，该设备层与层之间采用真空保温。此外，该公司还在远海建造了一个球形的储氢罐，它可能成为日本第一个液化氢装载终端。

与此同时，众多企业也在进行投资，希望能加速纯氢的使用。包括丰田汽车在内的日本汽车、卡车和重型设备制造商正在推动生产更多的氢动力汽车。到目前为止，高昂的价格和缺乏氢站限制了人们的使用动力。

困难依然重重

虽然氢能可以代替煤、天然气和石油等化石燃料，但利用氢能目前依然困难重重。

在氢能源使用方面，第一个问题就是成本问题。如果成本过高，这种能源就缺乏广泛使用的能力。首先，制氢所需要的原料必须是经过加工的纯水或者其它化石燃料，这一过程需要不小的成本；另一方面，制氢的时候还需要用到贵金属催化剂——铂，这种金属非常稀少，价格昂贵，大大增加了制氢的成本。值得注意的是，利用现有技术，生产纯氢所消耗的能源比直接使用化石燃料要大得多，并且也会排放温室气体。

氢能源使用的第二个问题是氢燃料电池的问题。首先，氢燃料电池的功率较低，不太适用于汽车；另一方面，氢燃料电池的寿命又短，所采用的质子交换膜技术只能维持电池几千小时的使用；最后，氢燃料电池的排解物是水，如何处理处理这些水也是一个问题。

而氢能源的第三个问题——安全问题也是人们不得不考虑的重要问题。氢气是一种并不稳定的能源，极易发生爆炸和其他反应。而目前，在安全性这一方面还没有做得很好。

最后，氢能源还面临的第四个问题就是没有配套设施和更好的运输及储存方法。因此，氢能源汽车想要普及，也必然是要慢慢地将加氢站、储存站和管道建造起来，这样才能吸引用户，形成市场。

在一众困难下，日本选择另辟蹊径，大胆使用氮和氢的化合物——氨来制备氢气。虽然这样做生产成本更高，但氨水的运输、储存和贸易都更容易，并且已经在肥料等领域大规模生产。

但华尔街日报援引批评人士表示，日本此举简直是徒劳，毕竟用氨水制氢发电的成本是天然气的8倍，煤炭的9倍。绿色和平组织也对日本发出了抨击，认为日本正在做“昂贵的绿色洗礼”，因为这种做法仍会有二氧化碳排放，且成本不低。

并且，据国际能源参考，今年最新的数据显示，日本生产每立方米氢气的成本约为1.64美元，远高于其制定的2030年降本目标。根据日本经济产业省测算的数据，要实现氢能的大规模商业化应用，到2030年，日本的氢气生产成本需降至0.29美元/立方米左右。

值得注意的是，在氨气发电方面，日本经济产业省的数据显示，2018年，日本氨发电成本约为23.5日元/千瓦时，如果与煤炭混合发电，预计发电成本约为12.9日元/千瓦时。与此同时，有分析称，如果日本将该国39吉瓦的煤电厂均混入20%氨气，全球的氨气供应可能都难以满足日本需求。

此外，采用氢能路径的另一个突出问题是必须重建电网，这是一个费钱费力费时间的过程，毕竟日本现有的电网只能满足氢能发电的一半需求。

在重重困难之下，日本能否通过氨制氢战略掌握氢能产业链话语权，并成为“游戏改变着”，只能等时间来证明。