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日本氢能发展新突破:浮式海上制氢厂获 ClassNK 核发原则认可

May 26, 2022 Wind InfoLink

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日本海上设计与工程平台技术暨工程研究协会(Japan Offshore Design & Engineering Platform Technology & Engineering Research Association, J-DeEP)与苏格兰国际发展局(Scottish Development International)合作,计划开发浮式海上氢能发电厂,结合海水淡化系统与水电解制氢设备,利用海上风机多余的电力来产氢。J-DeEP 已着手进行此项目的可行性研究,并于苏格兰沿岸风场附近设置制氢厂。

日前日本海事协会(ClassNK)已完成安全评估并核发原则认可(AiP)。此研究能减少弃风的可能性,在日本大力推广氢经济下,也能增加绿氢产量,更实现日本能源自主的愿景。

日本布局 2030 年、2050 年氢能蓝图

为提高能源自给率及实现 2050 年温室气体净零排放,日本将氢能视为关键项目之一,早于 2017 年发布《氢能基本战略》,确立至 2030 年氢能发展的计划及目标,正式将氢能源纳入能源发展的蓝图。2019 年发布《氢气・燃料电池战略路线图》,进一步将执行方向具体化,设定技术规格和细项成本目标。

2020 年 12 月日本经济产业省(METI)发布《绿色增长战略》,并于 2021 年 6 月更新为《2050 碳中和绿色增长战略》,其中氢能为 14 个绿色成长战略重点领域之一。

日本在氢能发展主要的目标如下:

  • 扩大氢气供应链,普及氢能发电: 2030 年氢气使用量提高至 300 万吨,成本 30 日元/Nm3、2050 年使用量达 2,000 万吨,并降低成本至 20 日元/Nm3

  • 运输领域应用的扩增及商业化:增加燃料电池汽车(FCV)的数量及加设加氢站。截至 2021 年,日本约有6,000 台 FCV 及 166 座加氢站,目标 2025 年达 20 万台 FCV 及 320 座加氢站;2030 年 80 万台 FCV 及 1,000 座加氢站

  • 降低水电解装置成本,以提高出口优势:2030 年成本降至 5 万日元/kW,水电解产生每 Nm3 氢气所需要的电力从 5 kWh 减少到 4.3 kWh,效率约提升 16.3%

日本现阶段侧重于蓝氢发展

为因应碳中和目标,日本亦积极规划再生能源的发展,然在氢能的规划上,则是先聚焦在降低氢气成本及促进氢的应用普及化,发展蓝氢及氢能的跨国运输。

日本和澳大利亚合作打造日澳氢能供应链,计划于维多利亚州拉特罗布河谷将从褐煤提炼产生氢气,再将氢气液化至零下 253°C 以缩小体积,最后透过液态氢运输船 Suiso Frontier 运送至日本神户,2022 年 2 月已成功运出第一批液化氢,为世界首次液态氢运输。目前该计划仍处于试行阶段,目标于 2030 年转以商业规模营利运作,此创举除了确立日澳氢能供应链,更是氢能运输技术的一大里程碑。

该计划打算透过碳捕获、利用和封存(CCUS)技术来处理燃烧煤炭产生的排放物,并注入澳大利亚沿海海底,理想情境下预计每年能够减少 180 万吨的碳排。然 CCUS 技术上仍被许多专家挑战,蓝氢能够减少的碳排有限且制程有甲烷泄漏的疑虑,甲烷的暖化能力反而比二氧化碳来得高,技术尚未成熟的情况,成本昂贵又有一定的风险,而且这些煤炭仅被「封存」,未来数十年后该如何处理尚未明朗。

蓝氢现成本每公斤约为 7 – 10 美元,而绿氢每公斤约 10 – 15 美元,取决于再生能源供应成本。考虑日本再生能源价格仍居高,蓝氢虽能帮助日本达成 2030 年氢能产量目标,协助普及氢能应用,但只是碳中和愿景下的过渡手段,待未来再生能源价格降到一定水平时,绿氢能够更顺利地进入市场,而届时绿氢将比蓝氢更加便宜。因此日本投入制造及进口蓝氢的同时,也应该加快投资绿氢及电解设备发展的步伐。

台湾的氢能发展

台湾近年亦着手氢能发展,工研院于去(2021)年 9 月携手帆宣、亚氢动力签署制程余氢回收发电合作备忘录,计划筹组氢能发电国家队,在沙仑绿能科技园区设立新燃料电池参数优化实验场域。2022 年 3 月台湾公布《2050 净零排放路径》,宣示将推动进口绿氢及余电产氢能,配合氢能发展需求,订定氢能管理专法,氢能源更被列为 12 项关键战略其一。

台湾虽然相较日本在海上风电发展得较早,氢能的布局却是远远落后日本,再生能源供给不够的情况下,释出的绿电也被半导体制造业买光,缺乏绿电加上制氢成本过高、技术尚未成熟,台湾距离实现规模性的绿电制氢还有一段距离。

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