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氫基礎設施篇
推進法規(guī)合理化,氫制造是能源戰(zhàn)略
在FCV車輛開發(fā)的順利進展中,令各大汽車廠商頭疼的是氫基礎設施的構筑,即加氫站的建設。在日本國內,三大汽車廠商(豐田、日產、本田)就2015年之前率先設置100處加氫站與10家氫氣供應商達成了一致,并于2011年1月發(fā)表了共同宣言。
但日本對氫安全對策的法規(guī)要比歐美嚴格。氫氣的管道耐壓安全系數方面,歐美的規(guī)定為2.4~3倍,而日本的規(guī)定要達到4倍,因此為增強管道強度,需要增加厚度,從而導致成本上升。
另外,儲藏設施與汽油加油機的距離要在8m以上,充氫機與公路的距離要在6m以上,所以加氫站需要大面積的土地。
因此,如果按照該規(guī)定建設加氫站,每座加氫站需要花費5億~6億日元,是歐美的2.5~5倍。
此外還有很多限制,比如,不能與加油站內的加油機并設、運輸車輛只能運輸約60輛FCV的氫氣、禁止用戶自己充氫,等等。所以,要求規(guī)定合理化至與歐美相當的呼聲越來越強烈。
重新檢查16個項目
針對產業(yè)界的這種要求規(guī)定合理化的愿望,日本政府也開始行動起來。在2010年6月通過內閣會議決定后宣布,“為了在2015年開始普及FCV,將支援加氫站等氫供給基礎設施的建設”。與此同時,為了大幅降低加氫站等氫供給基礎設施的建設成本,日本政府開始重新審視《高壓氣體安全法》中規(guī)定的壓力容器設計標準及可用鋼材的限制等規(guī)定。
2010年12月,在相關省廳(經濟產業(yè)省、國土交通省、消防廳)的共同努力下,日本公布了“旨在從2015年開始普及燃料電池車加氫站的法律規(guī)定重新檢查相關工程表”,為推進法規(guī)合理化,將對16個項目進行技術驗證。
其中4個項目NEDO已經開始驗證,還有10個項目被NEDO委托給氫供給和應用技術研究協(xié)會(HySUT)及高壓氣體安全協(xié)會(KHK),為了在2013年使法規(guī)合理化,現(xiàn)已開始提出數據并與行政機關進行調整。如果上述措施能夠順利推進,2015年每座加氫站的建設成本有望降至2億日元以下。
收集基礎數據
在日本的氫基礎設施建設動向中,讓人深感興趣的是一個名為HySUT的研究組合。該組合的目的是進行氫基礎設施構筑的實證研究,以2009~2015年度為期限設立,由汽車廠商及氫氣供應商等16家民營企業(yè)和兩個團體組成注2)。
注2)HySUT由吉坤日礦日石能源、出光興產、巖谷產業(yè)、大阪燃氣、川崎重工業(yè)、科斯莫石油、西部燃氣、昭和殼牌石油、大陽日酸、東京燃氣、東邦燃氣、豐田、日產、日本液化空氣(AirLiquide)、本田技術研究所、三菱化工機16家公司,以及日本工程協(xié)會和石油能源技術中心兩個團體組成。
從附帶期限這一點也可以看出,該團體成立的目的是為了在2015年之前解決加氫站建設存在的課題。有三家汽車廠商參加更是傳遞了汽車廠商構筑氫基礎設施的決心之大。不過,2013年以后的加氫站建設“將取決于各民營企業(yè)的意向,哪家企業(yè)會如何推進將進行自由競爭”(HySUT)。
在促進規(guī)定合理化等加氫站的低成本化研究開發(fā)不斷加速的過程中,大學和研究機構變得越來越重要。例如,九州大學于2004年設立了氫能源國際研究中心。2006年產業(yè)技術綜合研究所在九州大學伊都校區(qū)內設立了氫材料尖端科學研究中心(HYDROGENIUS),新一代燃料電池、氫制造儲藏技術及氫測量技術的開發(fā)研究基地在這里聚集。
在九州大學內的產業(yè)技術綜合研究所的設施內,導入了能在氫氣環(huán)境下進行試驗的設備,進行氫脆化等相關的基礎研究,這些數據將證明安全性,從而促進規(guī)定合理化。
這些研究基地收集了氫及氫基礎設施相關材料的基礎數據,持續(xù)穩(wěn)步進行了研發(fā),從而推動了規(guī)定合理化、使70MPa等高壓燃料罐的利用成為可能。
氫的目標價格為60~80日元/L
通過推進規(guī)定合理化,加氫站的建設費用已經有望降低,但直接關系FCV用戶利益的氫價格成了將來亟需解決的問題。
在日本,精煉石油時產生的副產氫氣以及通過改質天然氣產生的氫氣將成為2015年的重要供給源。氫的目標價格按汽油換算為60~80日元/L,但在2015年的初期導入階段,從加氫站的建設費用和維護管理方面考慮,如果沒有政府的補助金,業(yè)務很難成立。
利用化石燃料以外的方式制造氫氣
不過,面向2030年的普及,必須構筑起無需補助金的業(yè)務模式。美國DOE表示,到2020年要使氫的目標價格按汽油換算為0.8~1.6美元(60~130日元)/L。屆時,估計加油站的原油價格不含稅將是1.2美元(約95日元)/L,暴漲至2005年的4倍多。
因此,歐美開始出現(xiàn)不使用化石燃料制造氫氣的趨勢,而是利用大規(guī)模水力發(fā)電和風力發(fā)電的剩余電力電解水來制造,美國通過改質生物燃料制造氫氣。DOE發(fā)表肯定預測稱,利用生物燃料制造氫氣的成本在2015年之前按汽油換算可削減至約0.5~0.8美元(約40~65日元)/L。