日本氫能戰(zhàn)略的碳足跡挑戰(zhàn)：液態(tài)氫供應(yīng)鏈能否實(shí)現(xiàn)真正零排放？

導(dǎo)語(yǔ)
當(dāng)全球?qū)淠芤暈樘贾泻汀敖K極能源”時(shí)，日本正面臨一個(gè)尷尬現(xiàn)實(shí)：其雄心勃勃的國(guó)際氫能供應(yīng)鏈可能暗藏碳排放陷阱。日本國(guó)立先進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所（AIST）最新研究揭示，使用液態(tài)氫（LH）、甲基環(huán)己烷（MCH）和氨（NH3）三種載體進(jìn)口氫能時(shí)，全生命周期碳排放（LCCO2）最高可達(dá)傳統(tǒng)化石能源的2.5倍。這項(xiàng)發(fā)表于《能源前沿》的研究，為日本2050碳中和目標(biāo)敲響警鐘——若無(wú)法破解氫能供應(yīng)鏈的“隱性碳債”，氫能革命或?qū)S為綠色謊言。

氫能暗戰(zhàn)：液態(tài)載體的碳排放陷阱

研究對(duì)比三種主流氫能載體的全生命周期排放：

液態(tài)氫（LH）：在阿聯(lián)酋通過(guò)可再生能源電解水制氫后液化運(yùn)輸，全流程碳排放為2.8 kg-CO2/kg-H2。但若使用當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電力（碳排放因子0.568 kg-CO2/kWh），排放激增至12.3 kg，相當(dāng)于燃燒3.5升汽油的碳排放。

甲基環(huán)己烷（MCH）：日本從澳大利亞進(jìn)口煤制氫并轉(zhuǎn)化為MCH，若脫氫過(guò)程依賴(lài)城市燃?xì)夤?，碳排放高達(dá)18.4 kg-CO2/kg-H2，超過(guò)日本煤炭發(fā)電的平均排放強(qiáng)度（15.6 kg-CO2/kg-H2）。

氨（NH3）：盡管合成氨工藝成熟，但脫氫環(huán)節(jié)若使用天然氣供熱，碳排放仍達(dá)9.7 kg-CO2/kg-H2，是日本當(dāng)前低碳目標(biāo)（3.4 kg）的2.8倍。

“這如同用柴油車(chē)運(yùn)輸太陽(yáng)能板——載體本身正在吞噬氫能的綠色價(jià)值?！毖芯康谝蛔髡吖ぬ儆聵?shù)指出。

技術(shù)破局：可再生能源能否“洗綠”氫能？

研究給出關(guān)鍵破局路徑：

電力脫碳：將氫能生產(chǎn)中的電網(wǎng)電力替換為可再生能源。例如，澳大利亞煤制氫工藝若改用綠電，碳排放可從14.2 kg驟降至3.1 kg-CO2/kg-H2。

熱源革新：MCH和NH3的脫氫過(guò)程需消耗大量熱能，研究建議采用核能供熱或工業(yè)余熱替代天然氣。模擬顯示，此舉可使MCH供應(yīng)鏈碳排放下降67%。

載體優(yōu)選：液態(tài)氫（LH）在綠電加持下表現(xiàn)最佳，全流程碳排放可壓至2.8 kg，但需突破液化能耗瓶頸（目前液化損失率25%-35%）。

研究團(tuán)隊(duì)在阿聯(lián)酋的試點(diǎn)項(xiàng)目顯示，通過(guò)風(fēng)電驅(qū)動(dòng)電解水制氫+液態(tài)氫運(yùn)輸，到岸氫能碳排放已降至2.5 kg-CO2/kg-H2，接近日本現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)實(shí)困境：基礎(chǔ)設(shè)施與成本的生死博弈

盡管技術(shù)路徑清晰，商業(yè)化仍面臨多重阻礙：

天價(jià)基建：建造一艘16萬(wàn)立方米液態(tài)氫運(yùn)輸船需耗資4.5億美元，是LNG船的3倍。日本計(jì)劃建設(shè)的50萬(wàn)噸級(jí)氫能港口，總投資預(yù)計(jì)超200億美元。

能源損耗：液態(tài)氫運(yùn)輸中每日蒸發(fā)率0.4%，12000公里航程后損失量達(dá)15%，相當(dāng)于每年白燒3億美元。

地緣風(fēng)險(xiǎn)：日本85%的氫能進(jìn)口依賴(lài)中東和澳大利亞，地緣沖突可能導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷。2022年俄烏危機(jī)期間，液氫到岸價(jià)一度暴漲至36美元/kg，是本土制氫成本的4倍。

更嚴(yán)峻的是技術(shù)路線(xiàn)分裂——MCH需配套甲苯回收系統(tǒng)，NH3需解決腐蝕性難題，液態(tài)氫則面臨超低溫材料瓶頸。日本政府目前“三線(xiàn)押注”，但業(yè)界擔(dān)憂(yōu)資源分散可能拖累產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

全球啟示：氫能競(jìng)賽的碳核算革命

研究警示，當(dāng)前氫能碳排放核算存在重大漏洞：

范圍縮水：國(guó)際氫能與燃料電池經(jīng)濟(jì)伙伴（IPHE）標(biāo)準(zhǔn)僅覆蓋“井口到生產(chǎn)端”（Well-to-Gate），忽略運(yùn)輸和再轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)的40%碳排放。

資本排放盲區(qū)：氫能設(shè)備制造（如電解槽、液化廠）的隱含碳未被計(jì)入。模擬顯示，若計(jì)入設(shè)備生產(chǎn)，可再生能源制氫的碳排放將增加28%。

為此，研究呼吁建立全生命周期認(rèn)證體系，將運(yùn)輸、設(shè)備制造等納入核算。日本已于2024年通過(guò)《氫社會(huì)促進(jìn)法》，要求進(jìn)口氫能標(biāo)注“碳護(hù)照”，但國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一仍需時(shí)日。

結(jié)語(yǔ)：氫能未來(lái)的“綠色不等式”

從阿聯(lián)酋的沙漠風(fēng)機(jī)到橫濱的氫能港口，日本正試圖解一道復(fù)雜的“綠色方程”：如何在能源安全、經(jīng)濟(jì)性與碳中和間找到平衡。這項(xiàng)研究猶如一柄雙刃劍——既刺破了氫能神話(huà)的泡沫，也為真正清潔的氫能未來(lái)指明了方向。正如工藤勇樹(shù)所言：“氫能是否為清潔能源，不取決于燃燒時(shí)的零排放，而在于全生命周期的每一克碳都被精準(zhǔn)管控?！?/p>

此刻，太平洋上的液態(tài)氫運(yùn)輸船正駛向日本，船體內(nèi)-253℃的液氫閃爍著藍(lán)光。這抹藍(lán)色能否照亮人類(lèi)的零碳未來(lái)，或許取決于我們是否敢于直面氫能背后的碳足跡真相。