能源知識庫

摘要

日本經濟產業省於2019年3月12日公布「氫氣・燃料電池戰略協議會」制定的新「氫氣・燃料電池戰略路線圖(roadmap)」，以確保實現在「氫能基本戰略」和「第5次能源基本計畫」中所揭示的氫能社會目標[1]。

為實現氫能社會，新戰略路線圖中，(1)設定新的基本技術規格和細項成本目標，提出實現該目標的必要措施；(2)設立專家評估工作小組，對各領域進行評估和追蹤。參考圖1至圖4，主要技術和產品的目標綜整如下：

1. 燃料電池汽車(FCV)：2025年20萬台、2030年80萬台。FCV與混合動力車(HV)的價差，從目前的300萬日元縮減至2025年約70萬日元。2025年，FCV主要設備成本，燃料電池系統從目前約2萬日元/kW降至5,000日元/kW，氫氣儲存系統從目前約70萬日元降至30萬日元。
2. 加氫站(ST)：2025年320座、2030年900座。2025年，建置費從目前3.5億日元降至2億日元，營運費從目前3,400萬日元降至1,500萬日元。2025年，主要設備成本，壓縮機從目前9,000萬日元降至5,000萬日元，蓄壓器(高壓容器)從目前5,000萬日元降至1,000萬日元。在2020年7月東京奧運會和殘奧會上，展示加氫站透過遠程監控進行無人化操作。
3. 燃料電池巴士：2030年1,200台。價格從目前1億500萬日元降至2020年代前半5,250萬日元；2030年左右自立化。
4. 燃料電池堆高機：2030年1萬台。
5. 擴大氫氣在卡車、船舶、鐵道領域的應用。
6. 氫氣發電：2030年商用化。確定2020年左右在現有火力發電設備引進氫氣混燒發電所需的條件；氫氣專燒發電(1MW級燃氣輪機)的發電效率從目前26%提高至2020年的27%。
7. 家庭用燃料電池系統(Enefarm)：2020年左右自立化，2030年累計銷售達到530萬台。2020年左右實現質子交換膜燃料電池(PEFC)系統80萬日元、固態氧化物燃料電池(SOFC)系統100萬日元。2030年左右投資回收期限縮短至5年。
8. 商業用、工業用燃料電池(FC)：2025年左右實現市電同價，包括餘熱利用。低壓設備50萬日元/kW，發電成本25日元/kWh；高壓設備30萬日元/kW，發電成本17日元/kWh。發電效率：2025年左右超過55%，未來超過65%；耐久性：從目前9萬小時提高至2025年左右13萬小時。
9. 氫氣成本：2030年30日元/Nm³、未來20日元/Nm³。
10. 褐煤製氫(日本和澳洲的褐煤氫氣計畫[2]，化石燃料+CCS)：2020年代前半，褐煤氣化的氫氣製造成本從目前數百日元/Nm³降至12日元/Nm³，液化氫氣槽的規模從目前數千m³增大至5萬m³，氫氣液化效率從目前13.6kWh/kg提高至6kWh/kg。CO₂分離回收成本(CCS)，從目前約4,200日元/t‐CO₂降至2020年代前半2,000日元/t‐CO₂。
11. 再生能源(綠能)製氫：2030年，水電解裝置成本從目前20萬日元/kW降至5萬日元/kW，水電解效率從目前5kWh/Nm³提高至4.3kWh/Nm³。

圖1、日本氫氣・燃料電池戰略路線圖(整體)[3]

圖2、日本實現氫能社會的產官學行動計畫(車輛和加氫站)[3]

圖3、日本實現氫能社會的產官學行動計畫(氫氣供應鏈)[3]

圖4、日本實現氫能社會的產官學行動計畫(其他氫氣利用和全球氫能社會的實現)[3]

評析

日本「氫氣・燃料電池戰略協議會」為實現氫能社會，在2014年制定了路線圖，並在2016年對其進行了修訂，之後分別制定和發表「氫能基本戰略」(2017年12月提出將氫氣作為無碳能源的新選擇)[4]、「第5次能源基本計畫」(2018年7月提出氫氣與再生能源結合的新能源選擇的方向性)和「東京宣言」(2018年10月國際氫能部長級會議上發表共同合作推動國際氫能社會)，依據這些政策文件，2019年3月新制定「氫氣・燃料電池戰略路線圖」，在內容上有較大幅度修改。

2018年10月召開的國際氫能部長級會議，就實現國際氫能社會的政策問題和方向進行了討論，共同發表「東京宣言」，主要推動以下四項合作[5]：

1. 為加速氫氣供應成本和FCV等產品價格的降低，進行技術合作，推動法規和標準的調和。
2. 確保加氫站和儲氫系統等相關的氫氣安全性，並根據各地區特性建構氫氣供應鏈，擴大氫氣的使用，推動各國聯合研究開發。
3. 調查和評估氫氣的潛力、經濟效果、CO₂排放減量效果等，有助於提高和分享對於實現氫能社會的認知。
4. 加強氫氣的教育和廣宣活動，提高社會的接受度，擴大商業上的投資。

我國為了建立永續能源系統和實現非核家園的目標，氫能列為我國綠能產業發展重點之一，目標在2025年氫能燃料電池設置達60 MW。因此，日本「氫氣・燃料電池戰略路線圖」提出相關技術和產品的成本目標，以及實現目標的措施，可做為我國今後推動氫能與燃料電池技術發展的參考，加速我國相關技術的商業化腳步。

參考資料

[1] 水素・燃料電池戦略ロードマップを策定しました，経済産業省，2019/3/12。

[2] 日本福島縣開始建造全球最大規模10 MW的氫氣製造系統，主要利用太陽光電的電力，每年生產、儲存和供應高達900噸規模的氫氣，能源知識庫，2018/8/9。

[3] 水素・燃料電池戦略ロードマップ（概要），水素・燃料電池戦略協議会，2019/3/12。

[4] 日本政府公布「氫能基本戰略」，提出2030年家庭用燃料電池530萬台、燃料電池汽車80萬輛、加氫站900座、氫氣成本30日元/Nm³等目標，能源知識庫，2017/12/26。

[5] 水素閣僚会議」を開催しました，経済産業省，2018/10/23。