科學研究 - 日本起動海運去碳計劃，開發氫氨燃料船

日本起動了使用氫和氨作爲燃料取代石油，不排放溫室氣體的新一代船開發計劃。全球海運業排放的二氧化碳（CO₂）佔全球二氧化碳總排放量的2.1％。由於引擎開發方面存在很多技術課題，以氫和氨爲燃料的船目前尚未實施。新一代船開發計劃還包括開發削減以液化天然氣（LNG）爲燃料的船航行中排放的甲烷量的技術，LNG因二氧化碳排放量比石油少，近年來逐漸得到船的使用。主導該計劃的國立研究開發法人新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）計劃2030年度之前實施航行中不排放溫室氣體的零排放船的商業航行。

NEDO推進的計劃「新一代船開發」是該機構的綠色創新基金專案的一部分。綠色創新基金專案乃是日本政府爲達成主要已開發國家共同目標「2050年實施碳中和」而推進的「綠色增長戰略」下的一個專案，總額爲2萬億日元。該專案以致力於綠色創新的企業等爲物件，支援其推進旨在實施溫室氣體淨零排放的研發和實證以及社會應用。

專案總經費爲383億日元，12家企業參與

NEDO於10月26日公佈的計劃顯示，入選爲「新一代船開發」支援物件的分別是「船用氫引擎及船用氫燃料罐和供應系統」、「配備國產氨燃料引擎的船開發」、「氨燃料船開發與社會應用一體化專案」、「透過改良觸媒和引擎減量液化天然氣（LNG）燃料船甲烷逃逸的技術開發」四項課題。

在「船用氫引擎及船用氫燃料罐和供應系統」專案中，川崎重工業、洋馬動力技術（Yanmar Power Technology）和日本引擎（Japan Engine Corporation）三家公司將分別開發輸出範圍和用途各異的船用氫引擎。川崎重工業還負責船用氫燃料罐和燃料供應系統的開發。透過陸地測試和驗證航行應答功能和可靠性後，將於2030年度之前推進社會應用。專案總經費約爲219億日元，其中約210億日元由綠色創新基金專案支援。

正在推進開發的中速四衝程氫氣引擎的完成效果圖（預定開發的三款引擎之一，川崎重工業株式會社提供）

「配備國產氨燃料引擎的船開發」專案由日本郵船和IHI原動機負責配備國產氨燃料引擎的國内航行船的開發和航行，由日本郵船、日本引擎、IHI原動機和日本造船（Nihon Shipyard）負責國際航行船的開發和航行。竣工時間方面，國内航行船爲2024年，國際航行船爲2026年。專案總經費約爲123億日元，其中約84億日元由綠色創新基金專案支援。

「氨燃料船開發與社會應用一體化專案」的目標是，2028年之前儘早在日本的主導下推進氨燃料船的社會應用，使日本的海運業能夠領先於其他國家實施推進系統及船體的開發、保有和航行。伊藤忠商事、川崎汽船、NS聯合海運、日本造船和三井E&S Machinery負責「開發」、「保有和航行」、「燃料生產」及「燃料供應基地建設」。專案總經費約爲30億日元，其中約20億日元由綠色創新基金專案支援。

還將解決LNG燃料船的甲烷逃逸問題

「透過改良觸媒和引擎減量液化天然氣（LNG）燃料船甲烷逃逸的技術開發」的目的是，解決已經大量投入使用的LNG運輸船存在的一大問題——甲烷逃逸（Methane Slip）。甲烷逃逸是指LNG的主要成分甲烷的一部分在被引擎燃燒之前就排放到大氣中的現象。大氣中的甲烷含量雖然比二氧化碳少，但其温室效應遠遠高於相同量的二氧化碳，佔所有溫室氣體對全球暖化產生的影響的23％，因此，削減甲烷排放量在全球暖化對策方面是僅次於二氧化碳的重要課題。該專案計劃開發將LNG燃料船的甲烷逃逸削減70％以上所需的觸媒，以及以提高甲烷逃逸削減性能的燃燒模式爲中心的新引擎系統，目標是2026年之前應用於實際船，確立應用方法。負責開發的企業爲日立造船、洋馬動力技術和商船三井三家公司，專案總經費約爲11億日元，其中6億日元由綠色創新基金專案支援。

減排物件從供應鏈擴大到海運

此前日本企業一直透過構建不排放二氧化碳的供應鏈來因應全球暖化。船方面，沒有從驅動力着手，而是透過運輸有助於去碳的貨物來減排。此次申請參加綠色創新基金專案「新一代船開發」併入選的企業中，川崎重工業和川崎汽船是由七家公司組成的企業團體「技術研究組合零二氧化碳氫供應鏈推進機構」的成員。該團體的目標是，使利用在澳大利亞開採的褐煤於當地制氫，然後運到日本貯藏並使用的專案2030年之前實施商用化。制氫設施以及將氫液化後運往日本的液化和裝貨基地於去年在澳大利亞竣工，接收液化氫的卸貨基地於去年在神戶竣工。液化氫專用運輸船「Suiso Frontier」也已竣工，2019年12月在川崎重工神戶工廠舉行了命名和下水儀式。

據NEDO介紹，旨在推進海運去碳的新專案「新一代船開發」既有「燃燒控制技術的提高等氫/氨燃料特有的課題」，也有「避免即使在液化狀態下體積也比傳統燃料大的氫和氨擠佔貨物空間的創新式液體燃料罐開發」等高難度技術課題。新專案將加速開展旨在推動新一代船普及的技術開發，以強化日本造船業和船工業的國際競爭力並推進包括海運業在内的社會應用，從而帶動零排放船的普及。

世界看待日本的目光很嚴厲

日本將使用氫和氨去碳還被寫入了10月22日在内閣會議上透過的「全球暖化對策計劃」中。該計劃明確規定了2030年之前將溫室氣體削減46％的目標，作爲實施目標的對策之一，提出了「實施氫社會」。同時還明確提出了「全球率先較原來的目標時間2028年提前實施（溫室氣體）零排放船商業航行」的目標，以及「作爲選項之一最大限度追求氫氨發電」的目標。

10月31日開始在英國格拉斯哥舉行的《聯合國氣候變遷綱要公約》第26次締約方大會（COP26）也討論了進一步加強實施溫室氣體淨零排放的措施。出席11月2日舉行的峰會的岸田文雄首相在講話中表示，爲將亞洲的火力發電「轉換爲氨和氫等零排放火力發電，將推進一個1億美元規模的帶頭專案」。爲同時實施亞洲的可持續經濟增長和碳中和，日本表示願意發揮積極的作用，但全世界看待日本的目光很嚴厲。

全球環境NGO建立的「氣候行動網路（NCA）」在岸田首相發表講話後，於當天將授予那些被認爲在因應氣候變遷方面表現落後的國家等的「今日化石獎」頒發給了日本。終極因數是儘管人類社會一直在呼籲脫離煤炭，但日本表示2030年以後也會繼續操作使用煤炭火力發電，並把採用氨和氫的火力發電作爲「零排放火力發電」之故。NCA將採用氨和氫的火力發電技術視爲尚未成熟且成本高昂的技術，並批評說：「日本應該認識到，這會促進對化石燃料的開採，無限降低實施1.5℃目標的可能性」。

日文：小岩井忠道（科學記者）
中文：JST客觀日本編輯部

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