日語(yǔ)中的氫是“水素”，氫能源標(biāo)注為“H2”。只要你在日本，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)字眼隨處可見(jiàn)。
日本被稱為世界氫能源研發(fā)的領(lǐng)頭羊，對(duì)“氫”的青睞是情有可原的。
日本由島嶼組成，不但國(guó)土面積小、多山，而且人口密集；作為一次能源極度匱乏的國(guó)家，不具備大規(guī)模修建光伏風(fēng)電水電的條件；在2011年福島第一核電站發(fā)生熔毀事故之后，日本對(duì)核能的興趣也不大。這些原因迫使日本不得不對(duì)“氫”給予厚望。
日本選擇氫能源是情理之中的。
氫能是清潔能源，終端釋放僅是水，而水又可循環(huán)利用制氫。這樣獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)令世界各國(guó)沉溺在“氫能熱”中。尤其是日本這種人口密度大、地域面積小的國(guó)家，氫能的應(yīng)用特別是在運(yùn)輸以及加氫站的建設(shè)方面，相比之下更為有利。
本文將扒一扒日本的氫能奮斗史。
01
日本對(duì)于氫能的探索始于上世紀(jì)90年代，始于日本豐田汽車公司——豐田公司成立4人“興趣小組”，目的是探究氫能源是否可以作為汽車動(dòng)能。在公司的資金支持下，這個(gè)“興趣小組”逐漸壯大，時(shí)至今日，變成了豐田公司的新能源研發(fā)部。
付出終將有回報(bào)。2014年，第一代氫能源實(shí)驗(yàn)車出世。在經(jīng)過(guò)極寒的加拿大北部和北海道北端地區(qū)，以及高溫的非洲大陸，反復(fù)的耐寒、耐高溫、耐沖撞的實(shí)驗(yàn)后，2016年豐田正式推出了第一代氫能源車“MIRAI”。
MIRAI在愛(ài)知縣豐田市的元町工廠生產(chǎn)，全長(zhǎng)4.890米，車上搭載有兩個(gè)氫氣罐，單次充氣3分鐘，可行使650公里。車上無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)，僅有一臺(tái)啟動(dòng)馬達(dá)。此外，汽車后蓋箱有一個(gè)電源輸出插口，用專用的電源線連接家庭插座，可以保證一戶人家一個(gè)星期的照明、空調(diào)、冰箱、做飯、洗澡等的電力所需。那時(shí)的MIRAI近乎包攬了豐田公司當(dāng)年所有最新科技成果，從設(shè)施到裝置均實(shí)行了高配。
圖丨MIRAI發(fā)動(dòng)機(jī)艙
氫能源汽車發(fā)電系統(tǒng)的建立，使得汽車由耗能交通工具，變成了移動(dòng)電源供應(yīng)平臺(tái)。豐田汽車公司也從一家汽車制造商，華麗轉(zhuǎn)身為新能源供應(yīng)商。
被豐田傾注心血的MIRAI也算不負(fù)眾望。至今為止，MIRAI在日本和美國(guó)等市場(chǎng)已經(jīng)銷售了16000多輛（中國(guó)市場(chǎng)尚未銷售）。目前MIRAI年生產(chǎn)能力為3000輛，每月平均為250輛，2018年全年的實(shí)際銷售量為2400輛。
據(jù)相關(guān)負(fù)責(zé)人透露，豐田正在建設(shè)新的自動(dòng)化生產(chǎn)線，并計(jì)劃擴(kuò)大燃料電池（氫氧合成裝置）與高壓氫氣罐的生產(chǎn)能力，計(jì)劃在明年（2020年）投產(chǎn)，生產(chǎn)能力將提高10倍，從而實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)3.6萬(wàn)輛目標(biāo)，并以此大幅降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)與混合動(dòng)力車的同價(jià)，開(kāi)啟氫能源車普及時(shí)代。
目前，豐田汽車公司已經(jīng)推出了第二代氫能源概念車。第二代車新增加了全自動(dòng)駕駛、非接觸性輸電、車窗玻璃的液晶顯示屏等人工智能與物聯(lián)網(wǎng)等功能，在滿罐狀態(tài)下的行使距離將達(dá)到800公里。
圖丨豐田第二代氫能源概念車
02
在東京街頭，有十余輛標(biāo)有“H2”的氫能源公交車正在行駛著，均是豐田公司的。其實(shí)早在2017年開(kāi)始，豐田氫能源公交車就已經(jīng)在東京、名古屋等城市的街頭投入使用。目前，豐田汽車不僅有氫能源轎車和氫能源公交車，還生產(chǎn)氫能源運(yùn)輸車等，都已在正常運(yùn)營(yíng)。
圖丨東京街頭的豐田氫能源公交車
也許有人好奇，豐田公司與日本“氫能奮斗史”有啥關(guān)系。
實(shí)際上，豐田可以看作是日本氫能發(fā)展規(guī)劃中的一枚棋子。對(duì)于日本來(lái)說(shuō)，氫能源的研發(fā)與使用，不只是一個(gè)技術(shù)與生產(chǎn)的問(wèn)題，更重要的要形成全社會(huì)的產(chǎn)業(yè)鏈。打造這一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，日本已經(jīng)花了5年左右的時(shí)間，從液化氣的進(jìn)口（國(guó)際商社）、氫氣制造加工儲(chǔ)存（巖谷產(chǎn)業(yè)等公司）、氫能源汽車的制造（豐田等）、高壓氣罐的研發(fā)制造（三菱重工等）、汽車與氣罐新材料的研發(fā)生產(chǎn)（東麗公司等）、氫氣運(yùn)輸車運(yùn)輸船的研發(fā)制造、高壓氫氣的安全運(yùn)輸、加氫站的建設(shè)與普及、氫能源汽車的銷售與售后服務(wù)等。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的完整構(gòu)建，才能確保豐田氫能源汽車在2016年正式投放市場(chǎng)。
作為“棋子”的豐田，也并非毫無(wú)益處。
根據(jù)日本發(fā)布的《第五次能源基本計(jì)劃》。在該計(jì)劃中，日本政府將氫能源汽車的數(shù)量，計(jì)劃從2020年的4萬(wàn)輛，增加到2025年的20萬(wàn)輛。到2030年，氫能源汽車的普及數(shù)將達(dá)到80萬(wàn)輛。（目前日本全國(guó)的氫能源公交車的數(shù)量只有100輛，計(jì)劃到2030年，增加到1200輛。）
在此之上，豐田汽車公司計(jì)劃，到2030年，氫能源汽車的年產(chǎn)量要達(dá)到100萬(wàn)輛（占全年生產(chǎn)量10%）。除了豐田汽車公司，本田汽車、日產(chǎn)汽車和鈴木汽車公司也開(kāi)始著手氫能源汽車的研發(fā)生產(chǎn)。預(yù)計(jì)到2030年，日本國(guó)內(nèi)的氫能源汽車的年生產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到200萬(wàn)輛，占到國(guó)內(nèi)汽車年銷售量的30%左右。
氫能源汽車的普及速度，還取決于加氫站的普及量。目前，日本全國(guó)加氫站為100個(gè)，其中東京為14個(gè)。根據(jù)日本政府的計(jì)劃，到2025年為止，全國(guó)的加氫站要增加到320個(gè)。
圖丨東京加氫站
此外，在《第五次能源基本計(jì)劃》中，日本政府提出了打破制度壁壘、強(qiáng)化技術(shù)綜合研發(fā)、官民一體推進(jìn)氫能源普及的國(guó)家戰(zhàn)略，包括將氫氣的價(jià)格降到汽油價(jià)格的80%、氫能源汽車要實(shí)現(xiàn)規(guī)模性的量產(chǎn)化；進(jìn)一步提高發(fā)電效率，一次充氣后的續(xù)航能力要從目前的650公里延長(zhǎng)到1000公里；努力尋求燃料電池的小型化，讓氫能源電池進(jìn)入到家電產(chǎn)品當(dāng)中。到2025年，要生產(chǎn)出面向各行各業(yè)的各種特種車輛，譬如消防車、工程機(jī)械車等都要采用氫能源作為動(dòng)力源，逐步提升氫能源車在整個(gè)汽車銷售量和擁有量中的占比，以此來(lái)確保加氫站的穩(wěn)定收益，降低加氫站的運(yùn)營(yíng)成本，形成良性的、可持續(xù)發(fā)展的氫能源產(chǎn)業(yè)鏈。
03
毋庸置疑的是，沒(méi)有人能做到下棋僅用一枚棋子。自然，日本政府是不會(huì)滿足于將氫能源只用于汽車行使，而是要把氫能源作為國(guó)家基礎(chǔ)能源的一個(gè)重要組成部分，逐步取代核電和火力發(fā)電。
日本政府開(kāi)始著手推進(jìn)船舶的氫能源化，充分利用氫能源動(dòng)力的靜音性強(qiáng)的特點(diǎn)，研發(fā)生產(chǎn)出船用氫能源動(dòng)力系統(tǒng)，首先用于游覽船、漁船、摩托艇等小型船舶上，不僅有利于提升這些船舶的續(xù)航能力與安全性，也可以減少船舶柴油動(dòng)力對(duì)于海洋的污染。
圖丨豐田氫能源重卡
在鐵路系統(tǒng)領(lǐng)域，JR東日本鐵道公司已經(jīng)開(kāi)始參與氫能源列車的研發(fā)。除了研發(fā)氫能源動(dòng)力系統(tǒng)之外，還計(jì)劃在主要車站設(shè)置大型加氫站，提升列車加氫的速度，讓氫能源逐步取代目前的電力線路系統(tǒng)。
日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)正在實(shí)施一項(xiàng)大膽的計(jì)劃，研發(fā)氫能源的有人月球探測(cè)車，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，讓人類駕駛氫能源車在月球上行駛。
日本還在研發(fā)分散型氫能源發(fā)電機(jī)組，第一要實(shí)現(xiàn)與火力發(fā)電站的混合發(fā)電。第二要成為大型的移動(dòng)發(fā)電站。
04
日本政府在普及氫能源的計(jì)劃中，值得關(guān)注的還有一點(diǎn)，那就是讓氫能源走進(jìn)普通家庭。
如何走進(jìn)去？首先買得起。
以MIRAI車為例。目前，該車售價(jià)是720萬(wàn)日元（約46萬(wàn)元人民幣），政府補(bǔ)貼300萬(wàn)，個(gè)人實(shí)際承擔(dān)只需要約30萬(wàn)元人民幣。但補(bǔ)貼無(wú)法持續(xù)存在，所以日本政府目標(biāo)是到2025年，將氫能源汽車的售價(jià)與混合動(dòng)力汽車的售價(jià)持平，也就是價(jià)格控制在300萬(wàn)日元左右。這樣一來(lái)的話，即使政府不補(bǔ)貼，這一輛車的實(shí)際價(jià)格會(huì)降至20萬(wàn)元人民幣左右。
加氫價(jià)格方面，MIRAI車載兩個(gè)儲(chǔ)氫罐，充滿為10.5公斤，當(dāng)前價(jià)格為5000日元（約300元人民幣），與日本的汽油價(jià)格相同，整體看前者頗具優(yōu)勢(shì)。
除了出行領(lǐng)域，日本用戶家里也安裝氫能源燃料電池。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止至今年3月，日本已經(jīng)有23萬(wàn)戶人家安裝了氫能源燃料電池。氫能源電池的價(jià)格，也由當(dāng)初的一臺(tái)300萬(wàn)日元降至95萬(wàn)日元（約6萬(wàn)元人民幣）。日本政府計(jì)劃在2030年，讓氫能源燃料電池走進(jìn)530萬(wàn)戶人家，使得全國(guó)有20%的家庭用上氫能源。
這種氫能源燃料電池具備三大功能：第一，為家庭提供所有的電力，也就是說(shuō)，家里自己就有一個(gè)發(fā)電站；第二，燃料電池在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的熱能，可以轉(zhuǎn)換為家庭中熱水、洗浴、水熱地暖的供熱；第三，富裕電力可以出售給電力公司。
值得一提的是，日本已經(jīng)在面臨東京灣的月島，開(kāi)始建設(shè)第一個(gè)氫能源社區(qū)。社區(qū)中的每一套房子，均采用家用氫能源燃料電池作為家庭的基本電源。同時(shí)在社區(qū)內(nèi)建設(shè)一個(gè)大型的加氫站和氫氣管線管控中心，通過(guò)管線直接將氫氣輸入到各戶家庭的燃料電池中，使得燃料電池成為永久性的發(fā)電系統(tǒng)。社區(qū)內(nèi)的所有商業(yè)設(shè)施和路燈的用電，也將使用氫能源，社區(qū)內(nèi)的巡回巴士也將采用氫能源巴士。待東京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕時(shí)，這里將成為各國(guó)選手居住的“選手村”。
圖丨氫能源社區(qū)模型
奧運(yùn)會(huì)結(jié)束后，建設(shè)公司將對(duì)選手公寓進(jìn)行改造和維修，將作為一個(gè)新型社區(qū)，所有公寓向東京市民出售，可以容納5200多戶人家，形成1萬(wàn)3000人左右的大型社區(qū)。
這是世界上第一個(gè)氫能源社區(qū)，更見(jiàn)證著日本政府從汽車動(dòng)力源起步，最終變成一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的重要戰(zhàn)略布局。這其中不難看出日本政府誓要建設(shè)氫能源時(shí)代的決心和毅力。
來(lái)源丨氫能圈
