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日本氢能奋斗史

作者:中国储能网澳门最大的赌场叫什么中心 来源:高工氢燃料电池 发布时间:2020-01-31 浏览:次
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日语中的氢是“水素”,氢能源标注为“H2”。只要你在日本,就会发现这两个字眼随处可见。

日本被称为世界氢能源研发的领头羊,对“氢”的青睐是情有可原的。

日本由岛屿组成,不但国土面积小、多山,而且人口密集;作为一次能源极度匮乏的国家,不具备大规模修建光伏风电水电的条件;在2011年福岛第一核电站发生熔毁事故之后,日本对核能的兴趣也不大。这些原因迫使日本不得不对“氢”给予厚望。

日本选择氢能源是情理之中的。

氢能是清洁能源,终端释放仅是水,而水又可循环利用制氢。这样独特的优势令世界各国沉溺在“氢能热”中。尤其是日本这种人口密度大、地域面积小的国家,氢能的应用特别是在运输以及加氢站的建设方面,相比之下更为有利。

本文将扒一扒日本的氢能奋斗史。

01

日本对于氢能的探索始于上世纪90年代,始于日本丰田汽车公司——丰田公司成立4人“兴趣小组”,目的是探究氢能源是否可以作为汽车动能。在公司的资金支持下,这个“兴趣小组”逐渐壮大,时至今日,变成了丰田公司的新能源研发部。

付出终将有回报。2014年,第一代氢能源实验车出世。在经过极寒的加拿大北部和北海道北端地区,以及高温的非洲大陆,反复的耐寒、耐高温、耐冲撞的实验后,2016年丰田正式推出了第一代氢能源车“MIRAI”。

MIRAI在爱知县丰田市的元町工厂生产,全长4。890米,车上搭载有两个氢气罐,单次充气3分钟,可行使650公里。车上无发动机,仅有一台启动马达。此外,汽车后盖箱有一个电源输出插口,用专用的电源线连接家庭插座,可以保证一户人家一个星期的照明、空调、冰箱、做饭、洗澡等的电力所需。那时的MIRAI近乎包揽了丰田公司当年所有最新科技成果,从设施到装置均实行了高配。

图丨MIRAI发动机舱

氢能源汽车发电系统的建立,使得汽车由耗能交通工具,变成了移动电源供应平台。丰田汽车公司也从一家汽车制造商,华丽转身为新能源供应商。

被丰田倾注心血的MIRAI也算不负众望。至今为止,MIRAI在日本和美国等市场已经销售了16000多辆(中国市场尚未销售)。目前MIRAI年生产能力为3000辆,每月平均为250辆,2018年全年的实际销售量为2400辆。

据相关负责人透露,丰田正在建设新的自动化生产线,并计划扩大燃料电池(氢氧合成装置)与高压氢气罐的生产能力,计划在明年(2020年)投产,生产能力将提高10倍,从而实现年产3.6万辆目标,并以此大幅降低生产成本,实现与混合动力车的同价,开启氢能源车普及时代。

目前,丰田汽车公司已经推出了第二代氢能源概念车。第二代车新增加了全自动驾驶、非接触性输电、车窗玻璃的液晶显示屏等人工智能与物联网等功能,在满罐状态下的行使距离将达到800公里。

图丨丰田第二代氢能源概念车

02

在东京街头,有十余辆标有“H2”的氢能源公交车正在行驶着,均是丰田公司的。其实早在2017年开始,丰田氢能源公交车就已经在东京、名古屋等城市的街头投入使用。目前,丰田汽车不仅有氢能源轿车和氢能源公交车,还生产氢能源运输车等,都已在正常运营。

图丨东京街头的丰田氢能源公交车

也许有人好奇,丰田公司与日本“氢能奋斗史”有啥关系。

实际上,丰田可以看作是日本氢能发展规划中的一枚棋子。对于日本来说,氢能源的研发与使用,不只是一个技术与生产的问题,更重要的要形成全社会的产业链。打造这一个产业链,日本已经花了5年左右的时间,从液化气的进口(国际商社)、氢气制造加工储存(岩谷产业等公司)、氢能源汽车的制造(丰田等)、高压气罐的研发制造(三菱重工等)、汽车与气罐新材料的研发生产(东丽公司等)、氢气运输车运输船的研发制造、高压氢气的安全运输、加氢站的建设与普及、氢能源汽车的销售与售后服务等。整个产业链的完整构建,才能确保丰田氢能源汽车在2016年正式投放市场。

作为“棋子”的丰田,也并非毫无益处。

根据日本发布的《第五次能源基本计划》。在该计划中,日本政府将氢能源汽车的数量,计划从2020年的4万辆,增加到2025年的20万辆。到2030年,氢能源汽车的普及数将达到80万辆。(目前日本全国的氢能源公交车的数量只有100辆,计划到2030年,增加到1200辆。)

在此之上,丰田汽车公司计划,到2030年,氢能源汽车的年产量要达到100万辆(占全年生产量10%)。除了丰田汽车公司,本田汽车、日产汽车和铃木汽车公司也开始着手氢能源汽车的研发生产。预计到2030年,日本国内的氢能源汽车的年生产量将会达到200万辆,占到国内汽车年销售量的30%左右。

氢能源汽车的普及速度,还取决于加氢站的普及量。目前,日本全国加氢站为100个,其中东京为14个。根据日本政府的计划,到2025年为止,全国的加氢站要增加到320个。

图丨东京加氢站

此外,在《第五次能源基本计划》中,日本政府提出了打破制度壁垒、强化技术综合研发、官民一体推进氢能源普及的国家战略,包括将氢气的价格降到汽油价格的80%、氢能源汽车要实现规模性的量产化;进一步提高发电效率,一次充气后的续航能力要从目前的650公里延长到1000公里;努力寻求燃料电池的小型化,让氢能源电池进入到家电产品当中。到2025年,要生产出面向各行各业的各种特种车辆,譬如消防车、工程机械车等都要采用氢能源作为动力源,逐步提升氢能源车在整个汽车销售量和拥有量中的占比,以此来确保加氢站的稳定收益,降低加氢站的运营成本,形成良性的、可持续发展的氢能源产业链。

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毋庸置疑的是,没有人能做到下棋仅用一枚棋子。自然,日本政府是不会满足于将氢能源只用于汽车行使,而是要把氢能源作为国家基础能源的一个重要组成部分,逐步取代核电和火力发电。

日本政府开始着手推进船舶的氢能源化,充分利用氢能源动力的静音性强的特点,研发生产出船用氢能源动力系统,首先用于游览船、渔船、摩托艇等小型船舶上,不仅有利于提升这些船舶的续航能力与安全性,也可以减少船舶柴油动力对于海洋的污染。

图丨丰田氢能源重卡

在铁路系统领域,JR东日本铁道公司已经开始参与氢能源列车的研发。除了研发氢能源动力系统之外,还计划在主要车站设置大型加氢站,提升列车加氢的速度,让氢能源逐步取代目前的电力线路系统。

日本宇宙航空研究开发机构正在实施一项大胆的计划,研发氢能源的有人月球探测车,在不远的将来,让人类驾驶氢能源车在月球上行驶。

日本还在研发分散型氢能源发电机组,第一要实现与火力发电站的混合发电。第二要成为大型的移动发电站。

04

日本政府在普及氢能源的计划中,值得关注的还有一点,那就是让氢能源走进普通家庭。

如何走进去?首先买得起。

以MIRAI车为例。目前,该车售价是720万日元(约46万元人民币),政府补贴300万,个人实际承担只需要约30万元人民币。但补贴无法持续存在,所以日本政府目标是到2025年,将氢能源汽车的售价与混合动力汽车的售价持平,也就是价格控制在300万日元左右。这样一来的话,即使政府不补贴,这一辆车的实际价格会降至20万元人民币左右。

加氢价格方面,MIRAI车载两个储氢罐,充满为10。5公斤,当前价格为5000日元(约300元人民币),与日本的汽油价格相同,整体看前者颇具优势。

除了出行领域,日本用户家里也安装氢能源燃料电池。据统计,截止至今年3月,日本已经有23万户人家安装了氢能源燃料电池。氢能源电池的价格,也由当初的一台300万日元降至95万日元(约6万元人民币)。日本政府计划在2030年,让氢能源燃料电池走进530万户人家,使得全国有20%的家庭用上氢能源。

这种氢能源燃料电池具备三大功能:第一,为家庭提供所有的电力,也就是说,家里自己就有一个发电站;第二,燃料电池在发电过程中产生的热能,可以转换为家庭中热水、洗浴、水热地暖的供热;第三,富裕电力可以出售给电力公司。

值得一提的是,日本已经在面临东京湾的月岛,开始建设第一个氢能源社区。社区中的每一套房子,均采用家用氢能源燃料电池作为家庭的基本电源。同时在社区内建设一个大型的加氢站和氢气管线管控中心,通过管线直接将氢气输入到各户家庭的燃料电池中,使得燃料电池成为永久性的发电系统。社区内的所有商业设施和路灯的用电,也将使用氢能源,社区内的巡回巴士也将采用氢能源巴士。待东京奥运会开幕时,这里将成为各国选手居住的“选手村”。

图丨氢能源社区模型

奥运会结束后,建设公司将对选手公寓进行改造和维修,将作为一个新型社区,所有公寓向东京市民出售,可以容纳5200多户人家,形成1万3000人左右的大型社区。

这是世界上第一个氢能源社区,更见证着日本政府从汽车动力源起步,最终变成一个国家基础设施的重要战略布局。这其中不难看出日本政府誓要建设氢能源时代的决心和毅力。

来源丨氢能圈

关键字:氢能

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