科學研究 - 日本啟動海運去碳計劃，開發氫氨燃料船

日本啟動了使用氫和氨作為燃料取代石油，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％。由於發動機開發方面存在很多技術課題，以氫和氨為燃料的船目前尚未實現。新一代船開發計劃還包括開發削減以液化天然氣（LNG）為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年度之前實現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項目的一部分。綠色創新基金項目乃是日本政府為達成主要發達國家共同目標「2050年實現碳中和」而推進的「綠色增長戰略」下的一個項目，總額為2萬億日元。該項目以致力於綠色創新的企業等為對象，支援其推進旨在實現溫室氣體淨零排放的研發和實證以及社會應用。

項目總經費為383億日元，12家企業參與

NEDO於10月26日公佈的計劃顯示，入選為「新一代船開發」支援對象的分別是「船用氫發動機及船用氫燃料罐和供應系統」、「配備國產氨燃料發動機的船開發」、「氨燃料船開發與社會應用一體化項目」、「通過改良觸媒和發動機減少液化天然氣（LNG）燃料船甲烷逃逸的技術開發」四項課題。

在「船用氫發動機及船用氫燃料罐和供應系統」項目中，川崎重工業、洋馬動力技術（Yanmar Power Technology）和日本發動機（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發動機。川崎重工業還負責船用氫燃料罐和燃料供應系統的開發。通過陸地測試和驗證航行確認功能和可靠性後，將於2030年度之前推進社會應用。項目總經費約為219億日元，其中約210億日元由綠色創新基金項目支援。

正在推進開發的中速四衝程氫氣發動機的完成效果圖（預定開發的三款發動機之一，川崎重工業株式會社提供）

「配備國產氨燃料發動機的船開發」項目由日本郵船和IHI原動機負責配備國產氨燃料發動機的國内航行船的開發和航行，由日本郵船、日本發動機、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，國内航行船為2024年，國際航行船為2026年。項目總經費約為123億日元，其中約84億日元由綠色創新基金項目支援。

「氨燃料船開發與社會應用一體化項目」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現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」。項目總經費約為30億日元，其中約20億日元由綠色創新基金項目支援。

還將解決LNG燃料船的甲烷逃逸問題

「通過改良觸媒和發動機減少液化天然氣（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發動機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變暖產生的影響的23％，因此，削減甲烷排放量在全球變暖對策方面是僅次於二氧化碳的重要課題。該項目計劃開發將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為中心的新發動機系統，目標是2026年之前應用於實際船，確立應用方法。負責開發的企業為日立造船、洋馬動力技術和商船三井三家公司，項目總經費約為11億日元，其中6億日元由綠色創新基金項目支援。

減排對象從供應鏈擴大到海運

此前日本企業一直通過構建不排放二氧化碳的供應鏈來應對全球變暖。船方面，沒有從驅動力著手，而是通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項目「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製氫，然後運到日本貯藏並使用的項目2030年之前實現商用化。製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項目「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。新項目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日在内閣會議上通過的「全球變暖對策計劃」中。該計劃明確規定了2030年之前將溫室氣體削減46％的目標，作為實現目標的對策之一，提出了「實現氫社會」。同時還明確提出了「全球率先較原來的目標時間2028年提前實現（溫室氣體）零排放船商業航行」的目標，以及「作為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現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，為將亞洲的火力發電「轉換為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項目」。為同時實現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為在應對氣候變化方面表現落後的國家等的「今日化石獎」頒發給了日本。原因是儘管人類社會一直在呼籲脫離煤炭，但日本表示2030年以後也會繼續使用煤炭火力發電，並把採用氨和氫的火力發電作為「零排放火力發電」之故。NCA將採用氨和氫的火力發電技術視為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，無限降低實現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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