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日本首个氢能源住宅社区即将诞生

作者:admin     阅览次数:316      发布时间:2019-07-09     [返回上一页]

  氢在日语中称为“水素”,氢能源标注为“H2”。

  自从去年5月,李総理访问日本,在北海道参观了丰田汽车工厂的氢能源汽车之后,“氢能源”成为中国社会,尤其是产业界关注的一大热点。据悉,中国已经出现了几个氢能源工业园区,诞生了数万家氢能源相关公司,正在努力追赶日本。

  那么,作为世界氢能源研发的领头羊,日本的氢能源的开发利用,到底进入到一个什么样的阶段,日本政府的下一个发展目标又是什么呢?

  充气3分钟跑650公里,排出来的是清水

  日本的氢能源,是从上世纪90年代开始研发的。最初考虑将氢能源作为汽车动能的,是丰田汽车公司的4名技术人员。他们以“兴趣小组”的形式开始研究,那一年是1992年。在公司的资金支持下,这一个“兴趣小组”的参加者人数越来越大,后来就直接变成了公司的新能源研发部,并于2014年,生产出了第一代氢能源实验车。这辆车在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,进行反复的耐寒、耐高温、耐冲撞的实验,在获得一系列实验数据之后,于2016年正式推出了第一代氢能源车“MIRAI”。到目前为止,在日本和美国等市场已经销售了1万6000多辆,中国市场尚未销售。

  第一代的氢能源汽车(FCV)全长4.890米,它有这么几个特点:

  第一, 它不用汽油,也不用锂电池作为动力源,而是使用液化氢气。

  第二, 氢气与氧气的合成反应,排出来的不是尾气,而是清水,这辆车实现了零排放、零污染。

  第三, 车辆的中间部分底座,有一个氢气与氧气的合成装置,称为“燃料电池”(但这个“电池”不是一般概念上的蓄电与放电的电池,而是一个氢氧反应堆。)

  第四,车上搭载有两个氢气罐,一次充气只需要3分钟左右,可以行使650公里,充满为10.5公斤,目前的价格为5000日元(约300元人民币),与日本的汽油价格相同。

  第五,汽车没有发动机,只有一台启动马达。因此,车盖与车尾不会发热,车内不会有发动机产生的异味。

  第六,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。或在城市出现停电时,点亮信号灯与路灯。

  第七,第一代氢能源车“MIRAI”汇聚了丰田汽车近几年来最新的科技成果,设施与装置均实行高配。

  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。

  目前,这一辆“MIRAI”车的售价是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。日本政府的目标是,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。

  完整产业链保证年产100万辆

  第一代氢能源汽车是在爱知县丰田市的元町工厂生产,现在的年生产能力为3000辆,每月平均为250辆,属于半手工制造,成本偏高。新车需要预订,一年后才能交车。2018年全年的实际销售量为2400辆。

  丰田氢能源汽车制造工厂

  丰田汽车公司正在建设新的自动化生产线,并扩大燃料电池(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,生产能力提高10倍,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。

  丰田汽车公司已经推出了第二代氢能源概念车(如下图)。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。

  目前,丰田汽车不仅有氢能源轿车,还生产氢能源公交车、氢能源运输车,并已经投入使用。现在,在东京街头行使的氢能源公交车已经有数十辆,均标注有“H2”(氢能燃料)标志。

  行驶在东京街头的丰田氢能源公交车

  丰田制造的氢能源重卡

  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,才确保了丰田氢能源汽车在2016年正式投放市场。

  深圳总商会考察团考察东京加氢站

  但是,日本政府显然不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。

  日本政府在今年4月,发布了《第五次能源基本计划》。在这一个计划中,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。

  而丰田汽车公司计划,到2030年,氢能源汽车的年产量要达到100万辆。也就是说,丰田汽车在全世界一年的生产量中,氢能源汽车的生产量要占到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。

  另外,丰田的氢能源公交车从2017年开始,已经在东京、名古屋等城市的街头投入使用。目前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。对于拥有23万辆公交车的日本来说,一年只增加12辆公交车,这一速度显然过于缓慢,因此,如何鼓励其他的汽车制造商也一起参与氢能源公交车的制造,让氢能源公交车逐步替代现有的汽油和电池公交车,对于日本政府,也是一个很重要的课题。

  氢能源列车即将登场,日本进入氢能源时代

  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。

  为了实现上述目标,如何降低氢能源的成本?是日本政府和企业在认真考虑的问题。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。具体的目标与要求是,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。同时要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。

  日本政府还开始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。

  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。

  氢能源成为家庭能源

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

  到今年3月为止,日本已经有23万户人家安装了氢能源燃料电池(PEFC)。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。

  现在,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——这一个社区,就是东京奥运会选手村。

  整个社区由两座塔楼和21栋裙楼以及服务设施、海滨公园等组成。明年7月,东京奥运会开幕时,这里将成为各国选手居住的“选手村”。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。

  这一个选手村的每一套房子,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。另外,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。

  东京奥运选手村将在今年10月基本建成,届时,世界上第一个氢能源社区将在东京湾诞生。这意味着,日本已经开始了氢能源建设的时代。氢能源从汽车动力源起步,最终变成一个国家基础设施的重要组成部分,日本的这一种创新,引领了世界。

  来源:  静说日本





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