加速布局氫能產業鏈
豐田汽車公司(以下簡稱豐田)作為先行者,深耕氫燃料電池汽車領域已有二十余年,擁有技術領先優勢,專利涵蓋燃料電池堆、高壓儲氫罐、燃料電池系統控制,以及加氫站等多個領域。2014年,豐田發布首款量產燃料電池汽車“MIRAI”,標志著氫能與燃料電池技術正式踏入商業化軌道。
隨著氫能市場規模不斷升級,豐田不斷亮出大手筆,探索氫能在太空領域的可能性,并在工廠內導入光伏發電制氫裝置,加速布局氫能產業的多個環節。
今年3月,豐田宣布和日本宇宙航空開發機構在太空領域開展合作,攜手開發能夠在月球行駛的載人氫氧燃料電池車。日本媒體分析稱,與鋰離子電池相比,氫燃料電池在太空領域中更具競爭優勢,不僅重量更輕,發電產生的水還可用于冷卻甚至作為飲用水。豐田公司也表示,未來有望利用月球的水資源,打造太空“氫能社會”。
邁向太空之后不到一個月,豐田又將目光投向了太陽能與氫能的結合。4月4日,豐田宣布其位于日本愛知縣豐田市的元町工廠,將引入小型水電解氫氣充填裝置“SimpleFuel”。該裝置使用工廠內太陽能電池板產生的電能電解水,制造、壓縮、儲存氫氣。
據了解,目前元町工廠擁有72輛燃料電池叉車,“SimpleFuel”氫氣日產量最高可達99Nm3(約為8.8kg/日),可滿足7~8輛燃料電池叉車的動力需求。
另一方面,日本媒體卻對日本產業界發出忠告,氫能產業并不限于氫燃料電池,液化氫領域的創新同樣不可忽視。
《日刊工業新聞》認為,液化氫的優勢在于可以利用液化天然氣技術,并且國際上已經建立了安全標準和進出口制度。近年來,使用強磁力的磁制冷技術已經達到了應用水平,日本企業應借機在液化設備領域發力,搶占價值高地。川崎重工業株式會社(以下簡稱川崎重工)氫氣產業開發中心理事森本勝哉表示,液化占據了氫氣產業鏈的大部分成本,一旦出現基礎性技術突破,企業間必將出現開發競爭。
探索氫氣發電商業化
日本政府視氫能為新一代能源戰略的主體,氫氣發電則被認為是“實現低碳化最重要的應用”。由于氫氣在燃燒時不會排放二氧化碳,使用氫氣發電,可有效降低火力發電廠的化石燃料使用量,減少碳排放。根據“氫能基本戰略”,日本將于2030年左右,實現氫氣發電商業化。
近日,為探索“氫氣發電”的商業化發展,日本中部電力公司(以下簡稱中部電力)攜手新能源和工業技術開發組織(以下簡稱NEDO),計劃在2018~2019年,利用中部電力現有火電廠設備進行相關技術研究。
作為新一代的發電技術,氫氣發電之所以受到關注,除了能夠代替化石燃料發電之外,還可以使用可再生能源電解水來制氫儲氫,并在必要時作為燃料使用。
NEDO高級研究員橫本克巳認為,目前可再生能源制氫技術還處于示范階段,而一旦實際應用,對于太陽能、風力發電產業發展將起到極大的推動作用。“當可再生能源發電較多時,可用來制氫儲氫,存儲電力,解決消納問題,保證可再生能源發電的穩定性。”
日本政府估計,若想實現可再生能源制氫的商業化運營,必須大幅降低生產成本,至少要降至當前成本的20%,甚至更低。而降低成本的關鍵,需要開拓發電以外的應用模式,如確立高效的大規模生產技術、普及燃料電池汽車,以及代替城市天然氣等。
然而,與天然氣相比,氫氣在燃燒過程中的溫度較高,不但會損壞設備,還存在燃燒不穩定等問題。
此前,NEDO曾與川崎重工等機構合作,使用50萬千瓦大型天然氣渦輪發電機進行氫氣發電試驗,試驗結果表明,在天然氣中加入20%左右的氫氣之后可實現穩定發電。
中部電力的一位高層負責人對媒體透露,中部電力計劃通過此次聯合研究,結合火電廠過去的運行數據,在計算機上模擬引入氫氣時的狀態,分析發電性能,以及對設備的影響。另外,還將根據2年聯合研究的成果,在火力發電廠開展氫氣與天然氣混合發電的實驗項目。“氫氣發電成為必選項時再慌忙應對,將為時已晚。