【科技.未來】豐田再推氫能車 中日韓為何下注「未來能源」?

撰文:
最後更新日期:

日本車廠豐田(Toyota)的Prius某程度上已成為油電混合(hybrid)汽車的代名詞,在上月底的2019東京車展,豐田再走出這個擅長領域,發布了新版本的氫燃料電池車(fuel-cell electric vehicle,FCEV)Mirai Concept。Mirai意謂「未來」,也意味着豐田在減排和發展新環保能源的大趨勢下,沒選擇走已成風潮的純電動車(battery electric vehicle,BEV)之路,又或是一味堅持油電混合這個拿手好戲,而是向氫能加大注碼。事實上,韓國和中國在發展氫能上也不甘落後。這種自上世紀六十年代就被視為「未來」的「新」能源,是否終於要到來了?

豐田近日發表的新一代氫燃料電池車Mirai Concept。(Getty Images)

據豐田介紹,新版Mirai「明顯增加了續航距離,改善了駕駛表現,優雅而運動型的設計,提供更多乘客空間和更為舒適」。新版Mirai的續航距離由原有的312英里,增加約30%至405英里,豐田沒有透露加氣時間需時多少,但上一代只要三至五分鐘。豐田預期,新版Mirai會在2020年底最先在日本、北美和歐洲推出,估計推出首年全球銷量可達30,000輛。

事實上,豐田差不多在同一時間開始研發燃料電池和油電混合車,首架Prius油電混合車早於1997年上路,燃料電池車Mirai卻要到2014年底才發表,至今在全球只售出約一萬輛。相反,Tesla的純電動車Model S推出一年半就賣了25,000輛。Tesla行政總裁馬斯克(Elon Musk)曾稱燃料電池為「笨蛋電池」(fool cell)、「一團垃圾」、「根本沒有可能成功」、「蠢到難以想像」:「如果用太陽能板,充完電就可以直接使用。從水分子拆開氫氣和氧氣,還要加壓,效率可能只有一半……氫氣素來被視為未來能源,而它將永遠處於未來。」

如此形勢之下,豐田為什麼還要投入到氫能車?

氫燃料電池車原理(香港01製圖/資料來源:Toyota)

蟄伏多年成本漸減

通用汽車(GM)早於1966年研製了首架試驗性質的氫燃料車Electrovan。這種能源之所以被視為環保希望,在於它透過氫和氧的化學反應來產生電能,唯一排放的只有水氣,跟純電動車一樣安靜。而且氫可以從多種來源產生,包括甲烷、煤、水,甚至垃圾。

同樣在路上零排放,氫燃料電池比鋰離子電池有兩大優勢,其一是能量重量比較佳,因而有較長的續航距離;其二是加氫就如汽車入油般方便快捷,但純電動車的充電時間以小時計。

燃料電池如何運作 1. 氫氣進入燃料電池的陽極 2. 氫與陽極上的白金催化塗層反應,失去電子 3. 氫離子穿過電解質膜到陰極 4. 電子無法穿過電解質膜,會在外部電路流動,產生電力 5. 在陽極,催化劑令氧和氫結合成水氣,是為過程唯一副產品 (香港01製圖)

這些特點,似乎令到馬斯克的預測未獲汽車業界大多數人的認同。畢馬威(KPMG)在2017年曾訪問了1,000名汽車業高層,發現他們相信氫燃料電池車比電動車更有未來,78%受訪者更認為,氫燃料電池車代表了「真正突破」。

氫燃料電池多年來發展緩慢,一大原因在於電池物料成本,令氫能車價錢昂貴。例如韓國現代汽車(Hyundai)的Nexo就索價59,395美元(約46.5萬港元),同一品牌中大小相近的汽油車Santa Fe在美國只需24,250美元(約19萬港元)起跳。豐田Mirai和本田Clarity燃料電池車的建議零售價也在59,000美元(約46.2萬港元)左右。

氫燃料電池車價格昂貴令消費者卻步,當駕駛氫能車的司機不多,造價昂貴的加氫站自然不化算,所以現時全球各國的加氫站極少,挪威、德國和日本便分別只有50、70和100個。加氫站不足又會令消費者覺得麻煩而對氫能車望而卻步,陷入惡性循環。韓國車主Choi Gyu-ho便向路透社訴苦,他在加氫站較密集的蔚山市買了Nexo,卻發現其他縣市缺乏加氫站而難以離開蔚山:「很不方便。每當我駛離這個城市便會很緊張。」

不過,豐田先進技術部部長河合大洋指出,近年在技術上的進展,令燃料電池堆的成本減半,豐田的每年全球產量因而可從去年的3,000輛,分別在明年和2025年增加至3萬輛和20萬輛。

有業者預期,隨着氣候變化而來的汽車減排壓力,或可令氫能長遠有優勢。 (Getty Images)

另一方面,在全球各行各業減排壓力漸增之下,國際能源署(IEA)形容今年氫能發展出現「前所未見的勢頭」。豐田歐洲氫能技術總經理Stephan Herbst解釋:「《巴黎氣候協定》是關鍵因素,已經有共識需要在運輸和其他行業減排,我們需要所有方式的能源。」三菱日立能源系統歐洲副主席Emmanouil Kakaras認為,在有碳稅或排放計劃的國家,二氧化碳排放成本上升,或會令氫能項目開始有競爭力。

難怪豐田會長內山田竹志「不視電動車與氫能車之間為零和關係,不會完全放棄氫燃料電動技術」。豐田美國企業策略與計劃副主席Doug Murtha說,豐田「不會把所有雞蛋放到同一個技術籃子內」。所以在私家車以外,豐田在愛知縣豐田市元町工場和洛杉磯港增加使用氫能叉車;去年又宣布會在2020年把燃料電池堆和儲氫罐產量翻十倍,同時計劃與日本7-11便利店合作以氫能貨車送貨;今年1月在拉斯維加斯舉行的消費電子展(CES)上,豐田更展示了與美國最大卡車製造公司帕卡(Paccar)合製的氫燃料貨車原型;翌月,豐田宣布與荷蘭基礎能源研究所(DIFFER)合作,開發一種利用陽光從潮濕空氣中產生氫的裝置。

除了豐田以外,還有其他車廠在氫燃料車上下注。本田(Honda)便推出了燃料電池車Clarity,公司發言人Natalie Kumaratne指,現時美國路上有約1,100輛Clarity。本田也在2017年宣布與豐田和蜆殼(Royal Dutch Shell)在加州興建新的加氫站,Kumaratne說至今已建成兩個,另有五個建造中。

相比亞洲車廠,歐美車廠在燃料電池車方面較為保守。例如福特(Ford)只是在旗下Focus、Fusion、Edge等汽車測試燃料電池版本,未有任何銷售計劃。「再生能源分額持續增加下,氫燃料電池在未來或扮演重要角色。但要在市場廣泛推出,現時充電池比燃料電池處於優勢,不但因為成本,也因為基建齊全。我們在觀察氫能發展的同時,仍會繼續專注於電動化。我們現時沒有任何計劃提供氫燃料電池車。」福特發言人說。

另一日本車廠本田,也推出了氫燃料電池車Clarity。(Getty Images)

日本奧運示範氫能

似乎沒有其他地方比日本更嚮往「氫能社會」。日本計劃從現時只有3,400輛燃料電池車和100個加氫站,到2030年增加至80萬輛燃料電池車及900個加氫站。首相安倍晉三在今年初的達沃斯經濟論壇上說:「氫氣既作主要能源,更重要的是作為能量載體,必須更便宜和更容易負擔。我的政府以在2050年降低氫氣生產成本至少90%為目標,令它比天然氣更便宜。」

根據日本經濟產業省的氫能路線圖,日本政府希望把燃料電池車與油電混合車的差價從現時約300萬日圓(約21.5萬港元),在2025年降至僅70萬日圓(約5萬港元)。

有學者指,日本因地理問題,再生能源規模有限,核電也在福島事故後停擺,企業與政府之所以積極建造「氫能社會」,全因在未來轉型潔剩能源上已無甚選擇。(Getty Images)

日本想發展氫能的原因其實不難理解。日本是全球最大的液化天然氣進口國,也是煤和石油的四大進口國之一。該國本來有30%電力來自核能發電,但2011年「3.11」大地震和海嘯引發福島核災之後,所有核反應爐關閉,核電不再受到青睞。然而,日本地少、山多、人煙稠密,難以發展大規模再生能源發電。正如野村綜合研究所能源資深顧問金子久說:「我認為在氫氣方面,日本是全球最先進的國家。原因是日本要減排的話,只有很少選擇。」

2020年東京奧運將會是日本政府和豐田展示其氫能社會願景的舞台。正如前東京都知事舛添要一所言,1964年東京奧運的遺產是新幹線,即將來臨的2020年東京奧運將會是氫能社會建設。日本計劃在明年奧運期間,派遣100輛豐田氫燃料穿梭巴士,在不同場館間運載觀眾和遊客。「氫仍然給人危險的印象,擔心可能會爆炸,我們希望藉着奧運來消除這種印象。」豐田奧運及殘奧部部長伊藤正章說。豐田將會在東京奧運會期內提供500輛Mirai,接載官員來往場館。「我們希望盡可能把這技術推廣給最多人。」伊藤說。

豐田將會在東京奧運,以Mirai接載官員往來場館。(Toyota; IOC圖片)

當氫能成為日本再生能源的希望,在政府推動下,不少私人企業也參與其中,希望加快進程。豐田、日產(Nissan)、本田等11間日本公司在去年3月共同成立日本H2 Mobility計劃,希望在2022年前建造80個加氫站,現時已完成12個。

日本也希望增加本土氫氣產量。據經產省的氫能基本策略,日本希望到2030年增加氫氣產量至每年30萬噸。例如東芝能源系統聯同東北電力、岩谷、和新能源產業技術綜合開發機構(NEDO),去年8月在福島開始建造產氫設施,預計每年可產出高達900噸氫氣,將會用於日本北部的燃料電池車和工廠,東京都知事小池百合子指亦會用來供電予奧運選手村。

除工業之外,日本社會展現出氫能有更廣泛的用途。去年開業、東急酒店旗下的川崎國王天際東急REI酒店號稱是全球首間部份由氫氣供電的酒店,負責的東芝能源系統稱氫氣會從塑膠廢料產生,燃料電池會為房間提供電力和熱水。此外,NEDO去年宣布與川崎重工和建築商大林組合作,成功單靠氫氣供應一市區範圍的熱力和電力,為全球首次,希望長遠能助社區發展出一種新的能源供應方式。

韓國走「氫能經濟」

相比日本的「氫能社會」,文在寅本年初發表「氫能經濟」路線圖,希望韓國未來能成為氫燃料電池全球第一大產國。(青瓦台)

相比日本的氫能社會,韓國在今年1月開宗名義發表了「氫能經濟」路線圖,預期氫能和燃料電池車可在2040年帶來43萬億韓圜(約2,900億港元)經濟價值,以及42萬個就業職位。現代在2013年推出ix35,成為全球首間量產氫燃料電池車的車廠。這或許給予了總統文在寅信心,上月15日在現代研發中心一場活動上,他揚言韓國的汽車技術要在2030年成為世界第一。韓國政府計劃今年把氫能車數量從去年2,000輛增加至4,000輛,再在2040年增加至620萬輛,使該國在2030年成為氫能車和燃料電池的全球第一大生產國。與之配合,現代將會在2030年時每年生產70萬輛燃料電池車。

韓國現時僅有約30個加氫站,計劃在2022年增加至310個,並在2040年加至1,200個。其中250個位於主要城市,60個位於高速公路,屆時駕車人士不論身在何處,15分鐘路程內都會有加氫站。此外,韓國會嘗試在2040年以燃料電池提供2.1千兆瓦電力,將足以供電予94萬戶家庭。

韓國現代(Hyundai)是首間量產氫燃料電池車的車廠,Nexo(圖)是其最新款的氫燃料電池車。(Getty Images)

中國善用「棄風棄光」

另一邊廂,中國雖然已是全球最大純電動車生產國,而且未曾推出過氫燃料電池車,但潛力不容小覷。自二十年前開始推動電動車,有「中國電動車之父」之稱的全國政協副主席、前科學技術部部長萬鋼認為「下一個時代屬於燃料電池」:「我們應該研究建立氫能社會,需要往燃料電池方向前進。」

在萬鋼眼中,往氫能轉型是自然的一步,在他心目中,最理想的情況是市內短途交通由純電動車主導,氫能巴士和貨車負責國道上的長途旅程。他說,現時中國只有約1,500輛氫能車在路上行駛,純電動車則有超過200萬輛。根據彭博新能源財經(BNEF),中國現時是氫能巴士的領導者,去年佔全球99%市場,但主要用於城市內的短途交通。入滿氣的氫能巴士一般可以行駛逾500公里,充滿電的電動巴士則只能駛200公里。萬鋼認為這代表了龐大的商機,因為在中國,長途巴士的數量是市內巴士五倍。

有報道指,中國政府計劃持續投放資源開發氫燃料電池車,包括實施「十城千輛」計劃。圖為2018年一輛氫燃料電動巴士,在「聯合國氫能經濟示範城市」江蘇如皋的路上行駛。(視覺中國)

萬鋼認為氫燃料電池將是純電動車後的新一波革命,而中國對長途巴士的需求,將是氫燃料電池用武之地。(視覺中國)

萬鋼向彭博表示,中國政府會持續投放資源開發燃料電池車,即使政府正計劃逐步減少對純電動車的長期補貼,對燃料電池車的資助仍大致不變。新華社旗下的《中國証券報》今年1月報道,中國政府或會在今年內向燃料電池車實施十年前在電動車上推行的「十城千輛」計劃,即每年發展十個城市,每個推出1,000輛新能源車作示範運行。國家氫能標委會發布的《中國氫能基礎設施》藍皮書提出更明確目標—到2030年將有1,000個加氫站、100萬輛氫燃料電池車。

還有另一理由讓中國頗為適合發展燃料電池。除了從化石燃料,氫也可由電解產生,雖然這不是有效使用能源的方法,但中國現時有大量「免費」電力。過去十年,中國大量投資到再生能源,卻因為一些地方電力需求不足和電網建設沒有到位,大量風能和太陽能無法接上電網,造成所謂「棄風棄光」的大量電力浪費。南通安思卓新能源首席運營官倪海寧認為,中國可以利用這些浪費的能源來便宜地生產氫氣。若按現時中國每年約浪費150千兆瓦再生能源計算,中國國際氫能燃料電池協會副秘書長王菊指足以為1,800萬輛乘用車提供動能:「中國不需要擔心氫氣供應。」

中國另一「優勢」在於,現時浪費大量再生能源,或可用來製氫。(視覺中國)

麥格理(Macquarie)亞洲汽車研究主管Janet Lewis則因中國政府的效率而看好其氫燃料電池車的發展:「中國確實前進得更快,雖然他們同樣面對缺乏加氫站基建的問題,但中國在過往已顯示了他們能快速完成基建。」

繼續閱讀︰

【科技.未來】普及進度不似預期 氫能車時代還有多遠?

相關文章︰

自動駕駛競賽 馬斯克單挑眾敵

依賴深度學習 汽車真能學懂駕駛?

自動駕駛稱呼冗雜 睇名難知功能

走不出地理圍欄 有限度的自動駕駛

Tesla「全自動駕駛」 只是語言偽術?

自行研發自動駕駛晶片 對Tesla是好是壞?

上文節錄自第189期《香港01》周報(2019年11月18日)《中日韓押注「未來能源」 氫燃料電池時代離我們有多遠》。

更多周報文章︰【01周報專頁】

《香港01》周報,各大書報攤、OK便利店及Vango便利店有售。你亦可按此訂閱周報,閱讀更多深度報道。



X
X
請使用下列任何一種瀏覽器瀏覽以達至最佳的用戶體驗:Google Chrome、Mozilla Firefox、Internet Explorer、Microsoft Edge 或Safari。為避免使用網頁時發生問題,請確保你的網頁瀏覽器已更新至最新版本。