科學研究 - 日本政府為實現去碳社會修訂氫戰略，官民投資15萬億日元實現年供氫1200萬噸

日本政府為了實現去碳社會，將於5月下旬修訂作為下一代能源而備受關注的氫能源普及基本戰略。4月4日召開的「可再生能源、氫能等相關部長級會議」上確定了修訂案。修訂案顯示政府和民間企業共計將投入15萬億日元資金，推進去碳環境的構築，在2040年實現每年約1200萬噸的供氫目標。

岸田文雄首相在4月4日於首相官邸舉行的可再生能源、氫能等相關部長級會議上致開幕詞（照片由首相官邸提供）

普及氫能的重點是同時推進可再生能源的普及

資源匱乏的日本很早就開始致力於氫能的開發，相關技術也被認為是世界最高水平。日本政府2017年在全球率先制定了現行的氫能基本戰略，之後歐洲主要國家和美國等各國也開始推廣氫能，氫能領域的國際競爭開始激烈。日本經濟產業省等政府部門對於修訂基本戰略抱有危機感。

目前，日本在氫發電燃料電池汽車（FCV）的普及方面已被其他國家趕超，明顯處於滯後狀態。在實現氫氣穩定供應的基礎建設方面，還有許多課題，包括降低生產成本、擴充氫氣站等基礎設施建設、構築大規模供應鏈（供應網）等。

要想普及FCV還需要增加氫氣站的數量。照片為東京燃氣豐州氫氣站（位於東京都江東區，照片由東京燃氣提供）

此外，由於氫在燃燒時不會排放二氧化碳，因此被視為2050年實現溫室氣體淨零排放的關鍵，但如果在氫的製作過程中產生CO2並排放到大氣中，就稱不上是「清潔」能源。為了增加不產生CO2排放、使用可再生能源製造的氫氣，氫能的普及必須與可再生能源的普及共同推進。在4月15日至16日舉行的G7氣候能源環境部長會議上，也指出了利用可再生能源製造氫氣的重要性。

日本能否在實現去碳的同時在國際競爭中勝出，守住領先的地位？修訂後的基本戰略能否有助於日本實現去碳社會？日本政府和企業的執行力將迎來期末考。

在發電領域的應用備受期待

氫的原子序為1，原子符號為H，是宇宙中最豐富的元素。氫氣(H2)的質量只有空氣的約1/14，是最輕的物質。由於氫氣燃燒時會釋放出大量的熱能，因此除了已經實用化的火箭燃料外，未來還有望用於氫氣發電。

在發電領域，除了燃氣發電中向天然氣中混合氫氣來減少CO2排放的方式以外，僅使用氫氣作為燃料的發電設備也在推進開發。另外，讓氫氣與氧氣發生反應，還能獲得電能。具有高發電效率的燃料電池作為FCV的動力源和家用電池也在普及之中。

在日本政府制定氫能戰略後，德國於2020年6月、歐盟（EU）於2020年7月、法國於2020年9月先後制定了國家氫能戰略。西班牙、意大利和英國也緊隨其後，穩步推進了實用化開發。所以，日本政府不得不重新審視並修訂2017年制定的戰略。

當務之急是構築低成本的生產和供應體制

4月4日確定的氫能戰略修訂草案明確提出了數值目標——目前每年200萬噸的氫供應量到2030年要增加到300萬噸，到2040年增至1200萬噸，為當前戰略制定的「2050年實現2000萬噸供應量」目標進一步制定了中途目標。2040年的1200萬噸供氫量目標意味著對於一次可加氫5公斤的FCV而言，可以加註20億次以上。

與煤炭、石油等現有的一次能源不同，氫氣必須「生產」才能得到。目前，氫的生產和運輸成本均高於現有燃料，因此迫切需要建立成本儘可能低的生產和供應體制。日本目前氫氣的供應價格約為每立方米 100 日元，是現有燃料的10倍以上。

修訂案中提出，為了在2030年左右開始商用，要儘早構築大規模的氫供應網，還需要能填補與現有燃料價格差額的補助制度。氫供給量的擴大和設立相關制度的關鍵是資金。修訂案提出了政府和民間企業在15年内共投入15萬億日元的方針。為了確保15萬億日元的巨額投資，構築具體的機制則是一項新的重要課題。

氫能基本戰略修訂草案概要。預計會在5月下旬正式出臺（圖片由首相官邸提供）

實現氫能社會各種舉措。圖片摘自經濟產業省資源能源廳2020年11月制定的《經濟產業省為實現氫社會的各種舉措》（圖片由資源能源廳提供）

制定了跨部委的合作行動計劃

氫氣根據生產方式的不同可分為「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」三種。「灰氫」是通過燃燒煤炭、石油或天然氣，從產生的氣體中提取出來的氫氣，生產過程中會排放CO2。如果將產生的CO2擷取，埋入地下存儲或者再利用，那麼此時的氫氣就變為「藍氫」。「綠氫」則是採用可再生能源電解水生產的。

歐洲主要國家等都以這個分類為基準，現在日本和其他國家生產的氫氣大多是灰氫。為此將來必須徹底去碳化增加「綠氫」產量，確保「清潔」能源。修訂案並沒有采用上述三種分類方式，而是將「藍氫」也定位為清潔能源，還為此製訂了「清潔氫氣」的標準。日本政府希望推廣自己提出的「清潔氫氣」概念，但遭到了環保組織的批評。

「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」示意圖（圖片由資源能源廳提供）

日本政府在修訂氫能戰略的同時，還制定了一項由各部委合作的行動計劃，以擴大可再生能源的導入。根據該計劃，將召開官民協議會，以強化可利用日本的地理優勢的懸浮式海上風力發電的產業競爭力，並在2023年度内制定出產業戰略和導入目標等。

作為下一代太陽能電池而備受全世界關注的「鈣鈦礦型太陽能電池」發源於日本，由桐蔭橫濱大學的宮坂力教授開發。據他介紹，這種太陽能電池實現了可與傳統太陽能電池相媲美的高轉化效率。日本是這種太陽能電池的主要原料「碘」的世界第二大生產國，因此該行動計劃提出從2023年度開始要確立量產技術，創造需求和建立生產體系，目標是盡快使其投入實用，無需等到2030年。

G7環境部長會議聯合聲明明確表示要使用氫能

在札幌市舉行的G7氣候能源環境部長會議於4月16日結束了為期兩天的會議，會議結束時通過了一份聯合聲明，表示將「加快步伐淘汰未採取減排措施的化石燃料的使用」，以便在2050年實現溫室氣體淨零排放。聯合聲明還提到要使用氫氣和氨氣作為發電燃料。

G7氣候能源環境部長會議的主要與會者（照片摘自環境省《G7氣候能源環境部長會議概要》，由環境省提供）

聯合聲明明確指出，「為推廣氫氣的使用，加快減少（溫室氣體）排放，將普及相關法規、安全規範及標準，打造能促進氫氣安全使用的環境」。聲明還強調，「生產低碳和可再生氫氣用於出口和國内使用的國家應從其開發中充分受益並促進其開發「。

日本環境省官員介紹，以在氫利用技術開發方面處於世界領先地位而自豪的日本政府與G7各國交涉，一致達成了聯合聲明。會上，日本強調的内容除了已列入行動計劃的鈣鈦礦型太陽能電池和懸浮式海上風力發電，還有氫運輸技術。具體來說，就是將氫氣冷卻至-253℃使其液化，體積壓縮至氣體的1/800，然後用液化氫運輸船輸送。據說各國的部長都表示期待日本在氫運輸領域發揮領軍作用。