在日本西南部神户港，一艘白色的巨轮安然矗立，船身上漆有蓝黑相间的字母组合“LH2”（液化氢）。这艘长达116米的轮船是世界上第一艘液化氢运输船“Suiso Frontier”号，此刻，它已蓄势待发，准备向9012公里外的澳大利亚试航。
川崎重工建造的液化氢运输船迎来首次澳洲之旅（图源：华尔街日报）
曾几何时，日本依靠大量进口煤、石油和天然气，一跃成为世界第三大经济体。而今，该国正计划将大部分能源需求向氢能转化。此前，氢能因成本过高、效率过低而一度被唱衰，日本的这一选择堪称全球对于氢能的最大赌注之一。
这一转向是日本在30年内实现碳中和计划的关键一招。有专家认为，正如上世纪70年代日本成功开辟天然气市场一样，若该计划奏效，此举还会为全球氢能供应链奠定基础，最终让氢能成为重要的能量来源，进而加速石油和煤炭资源的边缘化。
此前，氢能已被炒作多年，但仍有巨大的经济和技术挑战需要攻克。日本将采取一种循序渐进的温和方式，长期逐步地摆脱化石燃料的依赖。因此，日本不会一开始就削减碳排放量，也不会立即切断对国外能源的依赖。该国计划将初步利用大量进口的化石燃料来制备氢气。
日本“豪赌”氢能之缘起
日本的环境条件决定了自身的能源选择并不多。该国所用能源接近90%依赖进口，而可供建造太阳能或风能发电厂的空间又十分有限。2011年，日本福岛县核电站遭遇海啸袭击,引发了核反应堆熔毁事故。时隔多年，公众仍在很大程度上反对核能。
同许多国家一样，日本意识到，仅靠太阳能和风能等可再生能源无法在2050年前实现碳中和的目标，而氢气燃烧只产生水蒸气，不会释放二氧化碳等温室气体，对于那些无法利用可再生能源的行业而言，氢能可以替代化石燃料供能。
美国发电商NRG能源公司前首席执行官、JERA（日本最大电力公司）董事会成员大卫·克莱恩(David Crane)称，一旦日本在氢能领域取得突破，整个价值链都将为日本市场服务，而氢能也会随之席卷全球，日本将成为能源市场的“游戏改变者”。
氢能具备诸多关键优势，有望成为“破局之钥”。
首先，日本现有发电厂或原本以煤炭、石油、天然气为动力的机器设备，只需加以改造便可使用氢能。因此，在未来各国向新能源转型的过程中，价值数十亿美元的原有资产不会白白浪费。
其次，氢还能以燃料电池的形式存储，与同样大小的蓄电池相比，燃料电池能提供更多能量，故氢能更适用于航线长、耗油高的飞机或船舶。
最后，日本在氢能技术上可以抢占先机，从而降低对中国的能源依赖。作为正在崛起的新能源大国，中国已成为全球最大的太阳能电池板和蓄电池供应方。日本能源经济研究所理事长、政府能源战略咨询委员会委员丰田正和(Masakazu Toyoda)称，目前，日本80%的太阳能电池板都产自中国，考虑到未来的能源安全，“我们表示担忧”。
国际能源署(International Energy Agency)在5月份表示，如果全球要在2050年前实现净零碳排放，除了太阳能和风能之外，还需要发展氢能。根据其路线图，若采取“最佳技术”来实现这一目标，届时氢气及相关燃料预计将占到总能源结构的13%，每年的投资总额可能超过30.4万亿元。
重金押注氢能，日本的“破局之钥”
现实表明，日本上至政府，下至企业，都纷纷投掷重金开发氢能。
在截至2019年的短短两年里，日本政府的氢能相关研发预算翻了一倍多，总额高达19.4亿美元，这还不算私营企业投入研发的数百万美元。
去年12月，日本公布了一份有关氢能的初步路线图，要求到2050年，氢气和相关燃料在发电量中所占的比例从目前的几乎为零提高到10% ，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，日本当局正在拟定最终的能源计划，其中可能包含氢能开发的官方目标和成本估算。
此外，日本政府有望提供氢能补贴，同时采取措施，抑制造成碳排放的技术发展。日本的工业集团正在建造液化氢运输船、接收站（天然气码头）和其他基础设施，让氢能成为日常生活的重要组成部分。
日本最大的电力公司JERA正计划，在其燃煤电厂中混入氢化物氨，以减少碳排放，该企业于5月已同全球最大的一家氨制造商签署了谅解备忘录，以完善氨的供应渠道。
日本各大企业集团也正在拓展氨和氢的来源渠道。与此同时，日本邮船株式会社(Nippon Yusen Kabushiki Kaisha)等航运公司也在设计使用这些燃料的船只。
氢能发展，并非“氢”而易举
理想很丰满，现实很骨感。日本的氢能之路困难重重，并非“氢”而易举。
氢能发展存在一个的关键问题——自然界中游离态的氢气几乎不存在，这意味着必须从水或化石燃料等化合物中提取氢气，但该过程需耗费大量能源，制氢所耗费的能量远超氢燃烧所释放的能量。
最常见的制氢方法是从天然气或煤炭中获取氢气，这一过程也会释放大量二氧化碳。长远目标是利用可再生能源发电来实现“绿色”制氢，但现阶段成本较为高昂。
如何储存和运输氢气也是一大难题。氢气质量很轻，在常温下需要占据大量空间，因此，必须对其进行压缩或液化处理才能有效运输。氢气要冷却到零下253摄氏度才会液化，这比绝对零度仅高20摄氏度。
神户机场所在的岛上的液化氢储罐（图源：华尔街日报）
随后，日本提出了以氨作燃料的大胆设想，这也许会成为世界上最伟大的尝试之一。氨作为氮氢化合物，燃烧不会释放二氧化碳，也能够解决氢生产的一些问题。虽然生产成本较高，但与纯氢相比，氨的运输、储存和交易等都更容易。不仅如此，氨已实现广泛应用，主要体现在全球肥料生产领域。
有批评人士称，这种制备氢气及相关燃料的做法得不偿失。据估计，目前在日本，用纯氢发电的成本约为天然气或太阳能的八倍，甚至比煤炭高出九倍多。
绿色和平组织(Greenpeace)也对日本的氨燃料发电计划进行了严厉抨击。该组织在3月份的一则分析中指出，日本的做法是代价沉重的“漂绿行为”（“漂绿”指公司或机构假借环保之名进行虚假宣传），因为此举仍会造成温室气体的排放，同利用可再生能源发电相比，氨发电的成本更加高昂。
大众汽车公司(Volkswagen)估计，氢动力汽车的能耗是普通电动汽车的三倍。特斯拉CEO埃隆·马斯克(Elon Musk)也曾公开宣称，用氢燃料电池作为汽车驱动力的行为是一种“愚蠢行径”。（马斯克曾在去年发布一条推文，以“fuel cells = fool sells”的谐音梗形式炮轰燃料电池是“智商税”。）
氨燃料临时替补，氢能该何去何从
去年12月，日本经济产业省(Ministry of Economy，Trade and Industry)公布了“零碳路线图”，呼吁进口数百万吨的氨。
“这是一项艰苦的工作”，负责领导氨战略的日本经济产业省石油、天然气和矿产资源部负责人南亮 (Ryo Minami)表示，“日本正开启一项世界其他国家从未尝试过的工作。”
尽管日本从上世纪70年代就开始宣扬氢能，但其商业化进程却十分缓慢。东京天然气公司(Tokyo Gas Co.)前副董事长村木茂(Shigeru Muraki)提议先使用氨，待技术成熟后再使用纯氢进行发电。村木茂先生认为，日本的公用事业企业可以先获取由化石燃料制成的氨，然后再捕捉或抵消生产过程所排放的二氧化碳。随着需求增长和价格下降，企业将转向“绿色氨”。
JERA的战略部门负责人奥田久彦（Hisahide Okuda）表示，按照公司的估计，将日本的电力完全转换为可再生能源将意味着重建电网，这是一项耗费巨大财力和时间的工程。不过，现有电网所能支持的可再生能源只能满足该国一半的电力需求。
为了实现全部脱碳的目标，奥田久彦把目光转向了氨，并说服了持怀疑态度的其他董事会成员。10月，JERA 公布了将其燃煤电厂转变为氨煤混合使用的计划。
IHI公司的高级研究员正在改造燃气轮机，以燃烧氨气混合物（图源：华尔街日报）
目前，JERA和IHI两公司正在开启一项由政府资助的试验，在前者最大的一家燃煤电厂燃烧含20%氨气的混合物。JERA表示，如果进展顺利，希望到2030年在旗下所有燃煤电厂推广这项技术，然后逐步提高氨的使用比例，减少碳排放。
为完成这项试验，需要大幅增加氨的供应。根据JERA的初步测试，每年需要氨约50万吨，大概相当于日本目前消耗量的一半。据日本经济产业省和一个顾问小组预测，到2050年，日本每年可能消耗三千万吨氨和两千万吨氢，而目前全球氨的交易总量仅为两千万吨左右。
至于如何解决氨的供应问题，这项任务落到了三菱公司(Mitsubishi Corp.)和三井公司(Mitsui & Co.)等公司头上，日本目前使用的大部分燃料和化学品都由这些公司负责进口。
最大的挑战是价格。政府官员和行业高管估计，如果公用事业公司在燃料中混入20%的氨，发电成本将比仅燃烧煤炭高出约24%。行业高管表示，在有政府支持和激励的情况下，这样的差价是可以承受的。
目前，三井集团（Mitsui ）正在讨论在沙特阿拉伯新建大型氨厂的可能性，该集团认为这是成本最低的获取氨的方式。三菱（Mitsubishi）正在与北美、中东和亚洲的潜在供应商进行商谈，同时还在与日本航运公司就建造更大的氨运输船进行谈判。
航运公司日本邮船株式会社 (Nippon Yusen Kabushiki Kaisha) 正寻求获得建造一艘大型氨气运输船的初步批准，这艘船还将以氨为燃料，该公司希望能够在2028年前交付。
与此同时，各家公司也在进行投资，希望能早日实现纯氢的使用。包括丰田汽车(Toyota Motor Corp.)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。但截至目前，高昂的价格和加氢站的匮乏限制了氢气的应用。
负责川崎重工氢开发项目执行官西村元彦（图源：华尔街日报）
目前，川崎重工(Kawasaki Heavy Industries Ltd.)正在开发处理液化氢所需的技术，包括双层不锈钢制成的储存罐和管道，两层罐体之间均采用真空隔热。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。
“我们正进入氢能开发的一个关键时期。”川崎重工负责氢能开发项目执行官西村元彦(Motohiko Nishimura)表示，“至少，我们的工作就是要证明，这一切在技术上都是可行的。”【全文完】
来源：《华尔街日报》
作者：Phred Dvorak
编译：唐聪慧
校改：唐聪慧
评论
必须登陆才能发表评论.