东京的氢能城市梦与现实

“东京，因为氢能会变得很有意思。”东京都这么说：

“驱动这座城市的能源，正在变成氢能。所有人都能自然而然地使用氢能，这样的日子马上就要到了。等东京变成氢能城市的时候，会是什么样的景象？我们又会做什么样的梦？

在这个全球率先布局新能源的城市里，各种前所未有的新鲜事会接连出现。你的日常生活，东京，都会变得更有意思。”

东京都的“TOKYO H2”项目就这样上马了。

第一步是到 2030 年要投入 600 辆氢燃料电池出租车。对此，杉山大志早在 9 月就写过一篇很到位的批评文章《东京都氢能出租车 600 辆，要烧掉 50 亿日元税金》，松田智表示这篇就不重复了，主要谈谈别的问题。

24 亿搞年产 20 吨的设备——日本绿氢的成本高得离谱

为了满足未来的氢能需求，东京都要在需求地也就是都内自己生产氢能。他们在大田区京滨岛找了块地，建了个绿色氢能制造基地。

第一台水电解设备已经造好了，10 月 23 日还搞了个“东京都京滨岛绿色氢能制造所”的开所仪式。据说这个项目总共花了 24 亿日元，一年能生产大约 20 吨氢气。

看到这个数字真是让人吃了一惊。24 亿日元（1 亿人民币）的设备，一年才产 20 吨？当然这只是“第一台”，以后肯定还要加设备。

但即便如此，要是化工厂的话，除非生产特别贵重的东西，否则根本建不起来这么贵的设备。何况这次生产的是能源用的氢气，价格不够低的话根本划不来。

这 24 亿只是初期建设费用，还得按折旧年限和利率分摊到每年。

实际上除了设备折旧，还有制氢用的电费、人工费、各种维护成本等等。真算下来每吨氢气要多少钱，作者实在算不出来。

就算按 10 年折旧、零利率计算，光设备费每吨氢气就要 1200 万日元，换算成能源的话，相当于每吨石油约 420 万日元。

现在进口原油每吨大概 10 万日元，这要贵 40 倍以上。而且这还只是设备费，实际上还有上面说的那些其他开支。

换句话说，从经济角度看根本没法实用，民营企业绝对干不了这种事。只有“有钱”的东京都才玩得起。可为什么非要在“氢能”上这么较劲呢？

是不是把氢能误当成“能源来源”了？

作者认为，“能源”这个词有两种意思：一种是“来源”，专业术语叫“一次能源”；另一种是从“来源”制造出来的产品，或者说“载体”，也就是“二次能源”。

前者只有三类：化石燃料（石油、煤炭、天然气）、核能，以及可再生能源（水力、风力、太阳能、地热等）。翻遍所有能源统计资料，当然也只有这三类。

后者包括各种石油制品（汽油、柴油、重油等）、城市煤气，还有很重要的电力。氢能也属于这一类，必须从某种东西制造出来，是“二次能源”。

但东京都上面那段话说得不清不楚。给人感觉好像冒出来一种新的能源“来源”似的。实际上氢能是二次能源，跟电力、汽油这些是一回事。

既然如此，把上面那段话里的“氢能”全换成“电力”或“汽油”，道理应该是一样的。试着换一下，马上就觉得怪怪的。理所当然地用“电力”，然后前所未有的新鲜事就接连出现……？东京就会变得这么有意思……？

说到电力，大家都知道是发电厂生产的，所以一提电力供应问题，谁都会问“电源怎么办？”氢能也是同样的道理，应该问“氢从哪来？怎么制造？”但奇怪的是，一说到氢能，很少有人问“来源”的问题。这明显不对劲。

作者认为：你们是不是搞错了氢“能源”的意思？不管是故意的还是不懂。电视节目和媒体报道里，把氢能准确定位为二次能源或能源载体的也不多见。首先得搞清楚“氢是从什么制造出来的”才对。

绿氢的致命效率问题

这次东京都搞的叫“绿氢”。因为是电解水制造的，制氢过程不排放 CO₂。

而现在市面上流通的氢气，大部分是用甲烷等碳氢化合物经过水蒸气重整制造的，生产时排放的 CO₂ 跟直接烧掉一样多（所以以前叫黑氢，最近叫灰氢）。

这样直接用的话达不到“脱碳”目的，所以得配合 CCS（CO₂ 固定和地下储存，或者再利用）之类的技术（这种情况下多叫蓝氢）。现在还能看到“INPEX 的‘环保氢能’实证设备——生产时的 CO₂ 埋入地下”这类新闻，原因就在这里。

但同样是“把生产时的 CO₂ 埋入地下”，直接烧煤炭或天然气，把排放的 CO₂ 埋起来不也一样吗？煤电厂用 CCS，不也挺“环保”的？

从化石燃料制氢肯定有能量损失。既然如此，直接烧化石燃料不就行了，为什么非要损失这么多能量去制氢？很难给出合理解释。

绿氢这边呢，像上面说的，电解水制氢不排 CO₂。但要命的是，制氢得用电力这种同样是二次能源的东西。这样造出来的氢能就变成“三次”能源了。当然比原来的电力更贵。

而且，氢气要么直接烧，要么用燃料电池转换成电力使用。直接烧的话效率低，转换成电力又不知道在干嘛——直接用电不就完了？电力→氢气→电力，这种事小孩子都看得出来荒唐。

就算作为电力储存手段，氢气效率也很差。电解效率 60%，燃料电池效率 60%，总效率就是 0.6×0.6=0.36，也就是 36%。要是烧掉的话效率大概 40%，总效率就 24%。存起来的电力只剩 1/4 到 1/3，这种蓄电池谁会用？

总之，在电力设施完善的大都市东京，专门耗费电力去制造氢气，怎么看都没意义。纯粹是浪费能源和钱。

之所以这么执着于氢能，作者想就一个原因：烧了不排 CO₂，只产生水。烧氨也是同样的想法。但电力呢，用的时候连水都不产生，而且可以直接驱动各种设备。只要绝缘做好了，不用担心爆炸什么的，很安全，一根电线就能输送。

作者认为，作为二次能源来比较，氢能目前和电力根本没法比。电力压倒性占优。电力唯一的弱点是难以储存，但通过电力负荷分配、平准化技术等，今后电气技术的进步应该能解决很多问题。

仅仅因为能储存这一点就用氢、用氨，说服力还不够。

全球氢能项目频频搁浅的原因

杉山大志 7 月就写过，氢能相关项目在全世界都在搁浅。据统计，欧洲 8 个、美国 3 个、亚太 7 个、拉美 1 个。原因说法各异，但根本上就是：就算有政府支持也不赚钱。

这次东京都的情况也差不多。就像上面算的，光设备费就贵得离谱，根本不可能盈利，很可能就是白白浪费税金。可以说是典型的“落后世界一圈”的项目。

现在制氢的两大方式（化石燃料水蒸气重整和电解水），都有上面说的那些本质性困难，作者悲观地认为今后也看不到盈利的希望。

剩下的就是用催化剂、靠太阳光分解水的方法，但这个效率还太低，离实用还远着呢。就算将来能够供应，用这种氢能的话也得烧或者用燃料电池，效率还要再降，所以要求比太阳能电池更高的能量转换效率，实用化的门槛就更高了。倒不如把重点放在作为化工原料来供应氢气的意义上。

作者固执地断言，氢能社会不会到来。这个在他 2016 年写过的一篇英文论文就是这样说。

【信息来源：agora-web | 作者：松田智】