世界第三大經(jīng)濟(jì)體——日本，在過(guò)去的一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，憑借石油、天然氣和煤炭打造出一整套完整的工業(yè)體系。但如今，日本正在加足馬力，把一大部分能源需求轉(zhuǎn)化為更加清潔的能源——氫能。此前，氫能一度被認(rèn)為成本過(guò)高以及效率過(guò)低。這樣的抉擇，被外界看來(lái)是日本在整個(gè)工業(yè)體系上的最大賭注。

作為消除碳排放30年計(jì)劃的一部分，如果日本的野心得以實(shí)現(xiàn)，其可以為全球氫能供應(yīng)鏈打下牢固基礎(chǔ)。

重金投入氫能

在過(guò)去幾年里，日本上至政府，下至企業(yè)，重金投入氫能源行業(yè)。

據(jù)華爾街日?qǐng)?bào)統(tǒng)計(jì)，在截止至2019年的兩年時(shí)間里，日本政府的氫能相關(guān)研發(fā)投入預(yù)算翻了一倍多，達(dá)到3億美元，這還不算私營(yíng)企業(yè)投入的數(shù)百萬(wàn)美元。

去年12月，日本公布了一份有關(guān)氫能源的初步路線(xiàn)圖，要求到2050年，氫氣和相關(guān)燃料將從現(xiàn)在的幾乎為零的發(fā)電量增長(zhǎng)至提供10%的電力，并將相當(dāng)一部分氫能發(fā)電用于航運(yùn)或鋼鐵制造等其他用途。

目前，日本政府正在擬定一份最終能源計(jì)劃，其中可能包含官方的氫氣開(kāi)發(fā)目標(biāo)和成本估算。

此外，預(yù)計(jì)日本政府還將提供氫能補(bǔ)貼，阻止開(kāi)發(fā)碳排放高的技術(shù)，最終通過(guò)建造船只、天然氣碼頭等其他基礎(chǔ)設(shè)施，使氫能成為日常生活的重要組成部分。

從私營(yíng)企業(yè)的動(dòng)作來(lái)看，華爾街日?qǐng)?bào)也列舉了日本企業(yè)在氫能上的諸多努力。

日本最大的電力公司JERA正計(jì)劃通過(guò)將氫化合物氨氣摻入其燃煤發(fā)電廠來(lái)減少碳排放，并于今年5月與全球最大的氨氣制造商簽署了一份諒解備忘錄，以完善供應(yīng)鏈。

在橫濱，重工業(yè)制造商IHI公司正在改造燃?xì)廨啓C(jī)，以燃燒生產(chǎn)氫氣的氨氣混合物。

值得一提的是，JERA和IHI開(kāi)啟了一項(xiàng)由政府資助的能源試驗(yàn)，在JERA最大的燃煤電廠燃燒20%的氨氣混合物。如果進(jìn)展順利，JERA希望到2030年在所有的煤廠推廣這項(xiàng)技術(shù)，然后逐步提高氨的使用比例，減少碳排放。

為完成這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，需要大量增加氨的供應(yīng)。JERA的初步測(cè)試要求每年約50萬(wàn)噸氨，約為日本目前消費(fèi)量的一半。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的一個(gè)咨詢(xún)小組預(yù)測(cè)，到2050年，日本每年可能消耗3000萬(wàn)噸氨氣和2000萬(wàn)噸氫氣，而目前全球氨氣交易量?jī)H為2000萬(wàn)噸。

至于如何供應(yīng)氨水，這項(xiàng)任務(wù)落在了日本傳統(tǒng)化學(xué)品廠商三菱和三井頭上。目前，三井正在討論在沙特阿拉伯新建一座大型氨廠的可能性，該集團(tuán)認(rèn)為這是最便宜的獲取氨的方式。三菱正在與北美、中東和亞洲的潛在供應(yīng)商進(jìn)行談判，還與日本航運(yùn)公司就建造更大的氨氣運(yùn)輸船進(jìn)行談判。

除了發(fā)電領(lǐng)域，在航運(yùn)領(lǐng)域，日本宇森船務(wù)株式會(huì)社等航運(yùn)公司正在設(shè)計(jì)使用或運(yùn)輸氫能的船只。目前，世界上第一艘液化氫運(yùn)輸船坐落在日本西南部的神戶(hù)港，這艘380英尺長(zhǎng)的船正準(zhǔn)備向5600英里外的澳大利亞試航。

在技術(shù)方面，川崎重工正在開(kāi)發(fā)處理液化氫所需的技術(shù)，包括雙層不銹鋼制成的罐和管道，該設(shè)備層與層之間采用真空保溫。此外，該公司還在遠(yuǎn)海建造了一個(gè)球形的儲(chǔ)氫罐，它可能成為日本第一個(gè)液化氫裝載終端。

與此同時(shí)，眾多企業(yè)也在進(jìn)行投資，希望能加速純氫的使用。包括豐田汽車(chē)在內(nèi)的日本汽車(chē)、卡車(chē)和重型設(shè)備制造商正在推動(dòng)生產(chǎn)更多的氫動(dòng)力汽車(chē)。到目前為止，高昂的價(jià)格和缺乏氫站限制了人們的使用動(dòng)力。

困難依然重重

雖然氫能可以代替煤、天然氣和石油等化石燃料，但利用氫能目前依然困難重重。

在氫能源使用方面，第一個(gè)問(wèn)題就是成本問(wèn)題。如果成本過(guò)高，這種能源就缺乏廣泛使用的能力。首先，制氫所需要的原料必須是經(jīng)過(guò)加工的純水或者其它化石燃料，這一過(guò)程需要不小的成本;另一方面，制氫的時(shí)候還需要用到貴金屬催化劑——鉑，這種金屬非常稀少，價(jià)格昂貴，大大增加了制氫的成本。值得注意的是，利用現(xiàn)有技術(shù)，生產(chǎn)純氫所消耗的能源比直接使用化石燃料要大得多，并且也會(huì)排放溫室氣體。

氫能源使用的第二個(gè)問(wèn)題是氫燃料電池的問(wèn)題。首先，氫燃料電池的功率較低，不太適用于汽車(chē);另一方面，氫燃料電池的壽命又短，所采用的質(zhì)子交換膜技術(shù)只能維持電池幾千小時(shí)的使用;最后，氫燃料電池的排解物是水，如何處理處理這些水也是一個(gè)問(wèn)題。

而氫能源的第三個(gè)問(wèn)題——安全問(wèn)題也是人們不得不考慮的重要問(wèn)題。氫氣是一種并不穩(wěn)定的能源，極易發(fā)生爆炸和其他反應(yīng)。而目前，在安全性這一方面還沒(méi)有做得很好。

最后，氫能源還面臨的第四個(gè)問(wèn)題就是沒(méi)有配套設(shè)施和更好的運(yùn)輸及儲(chǔ)存方法。因此，氫能源汽車(chē)想要普及，也必然是要慢慢地將加氫站、儲(chǔ)存站和管道建造起來(lái)，這樣才能吸引用戶(hù)，形成市場(chǎng)。

在一眾困難下，日本選擇另辟蹊徑，大膽使用氮和氫的化合物——氨來(lái)制備氫氣。雖然這樣做生產(chǎn)成本更高，但氨水的運(yùn)輸、儲(chǔ)存和貿(mào)易都更容易，并且已經(jīng)在肥料等領(lǐng)域大規(guī)模生產(chǎn)。

但華爾街日?qǐng)?bào)援引批評(píng)人士表示，日本此舉簡(jiǎn)直是徒勞，畢竟用氨水制氫發(fā)電的成本是天然氣的8倍，煤炭的9倍。綠色和平組織也對(duì)日本發(fā)出了抨擊，認(rèn)為日本正在做“昂貴的綠色洗禮”，因?yàn)檫@種做法仍會(huì)有二氧化碳排放，且成本不低。

并且，據(jù)國(guó)際能源參考，今年最新的數(shù)據(jù)顯示，日本生產(chǎn)每立方米氫氣的成本約為1.64美元，遠(yuǎn)高于其制定的2030年降本目標(biāo)。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省測(cè)算的數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，到2030年，日本的氫氣生產(chǎn)成本需降至0.29美元/立方米左右。

值得注意的是，在氨氣發(fā)電方面，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的數(shù)據(jù)顯示，2018年，日本氨發(fā)電成本約為23.5日元/千瓦時(shí)，如果與煤炭混合發(fā)電，預(yù)計(jì)發(fā)電成本約為12.9日元/千瓦時(shí)。與此同時(shí)，有分析稱(chēng)，如果日本將該國(guó)39吉瓦的煤電廠均混入20%氨氣，全球的氨氣供應(yīng)可能都難以滿(mǎn)足日本需求。

此外，采用氫能路徑的另一個(gè)突出問(wèn)題是必須重建電網(wǎng)，這是一個(gè)費(fèi)錢(qián)費(fèi)力費(fèi)時(shí)間的過(guò)程，畢竟日本現(xiàn)有的電網(wǎng)只能滿(mǎn)足氫能發(fā)電的一半需求。

在重重困難之下，日本能否通過(guò)氨制氫戰(zhàn)略掌握氫能產(chǎn)業(yè)鏈話(huà)語(yǔ)權(quán)，并成為“游戲改變著”，只能等時(shí)間來(lái)證明。