科学研究 - 日本启动海运脱碳计划，开发氢氨燃料船舶

日本启动了使用氢和氨作为燃料取代石油，不排放温室气体的新一代船舶开发计划。全球海运业排放的二氧化碳（CO₂）占全球二氧化碳总排放量的2.1％。由于发动机开发方面存在很多技术课题，以氢和氨为燃料的船舶目前尚未实现。新一代船舶开发计划还包括开发削减以液化天然气（LNG）为燃料的船舶航行中排放的甲烷量的技术，LNG因二氧化碳排放量比石油少，近年来逐渐得到船舶的使用。主导该计划的国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）计划2030年度之前实现航行中不排放温室气体的零排放船舶的商业航行。

NEDO推进的计划“新一代船舶开发”是该机构的绿色创新基金项目的一部分。绿色创新基金项目乃是日本政府为达成主要发达国家共同目标“2050年实现碳中和”而推进的“绿色增长战略”下的一个项目，总额为2万亿日元。该项目以致力于绿色创新的企业等为对象，支援其推进旨在实现温室气体净零排放的研发和实证以及社会应用。

项目总经费为383亿日元，12家企业参与

NEDO于10月26日公布的计划显示，入选为“新一代船舶开发”支援对象的分别是“船用氢发动机及船用氢燃料罐和供应系统”、“配备国产氨燃料发动机的船舶开发”、“氨燃料船开发与社会应用一体化项目”、“通过改良催化剂和发动机减少液化天然气（LNG）燃料船甲烷逃逸的技术开发”四项课题。

在“船用氢发动机及船用氢燃料罐和供应系统”项目中，川崎重工业、洋马动力技术（Yanmar Power Technology）和日本发动机（Japan Engine Corporation）三家公司将分别开发输出范围和用途各异的船用氢发动机。川崎重工业还负责船用氢燃料罐和燃料供应系统的开发。通过陆地测试和验证航行确认功能和可靠性后，将于2030年度之前推进社会应用。项目总经费约为219亿日元，其中约210亿日元由绿色创新基金项目支援。

正在推进开发的中速四冲程氢气发动机的完成效果图（预定开发的三款发动机之一，川崎重工业株式会社提供）

“配备国产氨燃料发动机的船舶开发”项目由日本邮船和IHI原动机负责配备国产氨燃料发动机的国内航行船舶的开发和航行，由日本邮船、日本发动机、IHI原动机和日本造船（Nihon Shipyard）负责国际航行船舶的开发和航行。竣工时间方面，国内航行船舶为2024年，国际航行船舶为2026年。项目总经费约为123亿日元，其中约84亿日元由绿色创新基金项目支援。

“氨燃料船开发与社会应用一体化项目”的目标是，2028年之前尽早在日本的主导下推进氨燃料船舶的社会应用，使日本的海运业能够领先于其他国家实现推进系统及船体的开发、保有和航行。伊藤忠商事、川崎汽船、NS联合海运、日本造船和三井E&S Machinery负责“开发”、“保有和航行”、“燃料生产”及“燃料供应基地建设”。项目总经费约为30亿日元，其中约20亿日元由绿色创新基金项目支援。

还将解决LNG燃料船的甲烷逃逸问题

“通过改良催化剂和发动机减少液化天然气（LNG）燃料船甲烷逃逸的技术开发”的目的是，解决已经大量投入使用的LNG运输船存在的一大问题——甲烷逃逸（Methane Slip）。甲烷逃逸是指LNG的主要成分甲烷的一部分在被发动机燃烧之前就排放到大气中的现象。大气中的甲烷含量虽然比二氧化碳少，但其温室效应远远高于相同量的二氧化碳，占所有温室气体对全球变暖产生的影响的23％，因此，削减甲烷排放量在全球变暖对策方面是仅次于二氧化碳的重要课题。该项目计划开发将LNG燃料船的甲烷逃逸削减70％以上所需的催化剂，以及以提高甲烷逃逸削减性能的燃烧方式为中心的新发动机系统，目标是2026年之前应用于实际船舶，确立应用方法。负责开发的企业为日立造船、洋马动力技术和商船三井三家公司，项目总经费约为11亿日元，其中6亿日元由绿色创新基金项目支援。

减排对象从供应链扩大到海运

此前日本企业一直通过构建不排放二氧化碳的供应链来应对全球变暖。船舶方面，没有从驱动力着手，而是通过运输有助于脱碳的货物来减排。此次申请参加绿色创新基金项目“新一代船舶开发”并入选的企业中，川崎重工业和川崎汽船是由七家公司组成的企业团体“技术研究组合零二氧化碳氢供应链推进机构”的成员。该团体的目标是，使利用在澳大利亚开采的褐煤于当地制氢，然后运到日本储藏并使用的项目2030年之前实现商用化。制氢设施以及将氢液化后运往日本的液化和装货基地于去年在澳大利亚竣工，接收液化氢的卸货基地于去年在神户竣工。液化氢专用运输船“Suiso Frontier”也已竣工，2019年12月在川崎重工神户工厂举行了命名和下水仪式。

据NEDO介绍，旨在推进海运脱碳的新项目“新一代船舶开发”既有“燃烧控制技术的提高等氢/氨燃料特有的课题”，也有“避免即使在液化状态下体积也比传统燃料大的氢和氨挤占货物空间的创新式液体燃料罐开发”等高难度技术课题。新项目将加速开展旨在推动新一代船舶普及的技术开发，以强化日本造船业和船舶工业的国际竞争力并推进包括海运业在内的社会应用，从而带动零排放船的普及。

世界看待日本的目光很严厉

日本将使用氢和氨脱碳还被写入了10月22日在内阁会议上通过的“全球变暖对策计划”中。该计划明确规定了2030年之前将温室气体削减46％的目标，作为实现目标的对策之一，提出了“实现氢社会”。同时还明确提出了“全球率先较原来的目标时间2028年提前实现（温室气体）零排放船商业航行”的目标，以及“作为选项之一最大限度追求氢氨发电”的目标。

10月31日开始在英国格拉斯哥举行的《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会（COP26）也讨论了进一步加强实现温室气体净零排放的措施。出席11月2日举行的首脑会议的岸田文雄首相在讲话中表示，为将亚洲的火力发电“转换为氨和氢等零排放火力发电，将推进一个1亿美元规模的带头项目”。为同时实现亚洲的可持续经济增长和碳中和，日本表示愿意发挥积极的作用，但全世界看待日本的目光很严厉。

全球环境NGO创建的“气候行动网络（NCA）”在岸田首相发表讲话后，于当天将授予那些被认为在应对气候变化方面表现落后的国家等的“今日化石奖”颁发给了日本。原因是尽管人类社会一直在呼吁脱离煤炭，但日本表示2030年以后也会继续使用煤炭火力发电，并把采用氨和氢的火力发电作为“零排放火力发电”之故。NCA将采用氨和氢的火力发电技术视为尚未成熟且成本高昂的技术，并批评说：“日本应该认识到，这会促进对化石燃料的开采，无限降低实现1.5℃目标的可能性”。

日文：小岩井忠道（科学记者）
中文：JST客观日本编辑部

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