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日本推動氫能燃料電池車與加氫站之發展現況
  • 發布年度:2016
  • 主要類別:環保能源
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 賴銘彬

    國際間化石能源用罄危機與污染排放管制標準加嚴,車輛能源型態進入多元化發展局面,許多新能源與替代能源車輛亦相繼商業化。近年最具代表性的新能源車輛以無碳排放之氫能燃料電池車(Fuel Cell Vehicle, FCV)為首,此潔淨新能源技術被視為未來車輛動力的終極目標,日本與歐美更是相繼投入加氫站(Hydrogen Refueling Station, HRS)之基礎建設,其中又以日本為全球氫能經濟推動最為積極的國家,其發展動態也成為國際氫能運輸體系共同關注的焦點。

    燃料電池車有別於電動車,設計概分為燃料電池、氫氣供應、馬達控制與電源管理等四個主要系統。其中,燃料電池系統好比車輛的心臟,攸關動力系統的穩定與耐久程度,而氫氣供應系統則以高壓氣體為主(充填壓力為70 MPa),充填時間只需3分鐘即可滿載;相關日系FCV系統規格請參考下表。

     表、日本FCV系統規格比較
     a: Power density = 3.1 kW/L; b: Storage density = 5.7 wt.%

    HINO為日本目前唯一將燃料電池應用於巴士的車廠,主要動力源則使用2組TOYOTA MIRAI燃料電池系統,氫氣填充量提高為MIRAI的四倍,足以提供運輸巴士一般營運足夠之行駛里程,現於實證階段,目標今(2016)年上市。

    根據日本燃料電池車產業研究報告指出,FCV價格預估從每輛平均57,500美元(2015年)降至每輛平均40,946美元(2020年),車輛生產總數預期從700輛(2015年)增加至81,380輛(2020年),其中約四成(31,680輛)出口至歐美市場。但因國際間FCV競爭激烈,且關鍵零組件供應鏈尚未具有產業化能力,促使著日本三大車廠透過聯合開發來降低研發成本以達到大規模生產的目標。TOYOTA宣布與BMW合作,預計2020年前共同開發下一代燃料電池動力系統;RENAULT-NISSAN則加入Automotive Fuel Cell Cooperation (AFCC-DAIMLER/FORD)聯合開發;HONDA與GM簽屬合作協議,重點為投入下一代燃料電池系統與氫氣儲存技術。此外,日本燃料電池電動車輛之安全標準也與聯合國歐洲經濟委員會之全球性技術規章(UNECE GTRo13)調合,此標準的整合將使日本FCV不用變更車輛規格,可直接輸出至UNECE簽署國家。

    為了提高燃料電池運輸的普及應用,提高HRS的設置密度將是氫燃料電池車推動的關鍵因素,日本首相安倍晉三除了擘劃氫能源技術做為2020年東京奧運之交通運輸與電力需求的願景外,更為了兼顧氣候變遷與經濟成長的議題(COP21),鎖定實現零CO2之氫能技術領域,逐步強化相關投資與研發,因此日本正挹注大量的資金來建立氫能生產/儲存/運送等基礎建設,HRS及充填設備如下圖所示。

     
    圖. 日本東京杉並區HRS及其充填設備圖

    截至2016年2月初日本燃料電池實用化推進協議會(FCCJ)公告資料,HRS已建置81站,依氫氣供應方式可分為現址生產(17%)、場外生產(51%)與移動式(32%)三類,設置地點主要分布於首都、中京(愛知縣)、關西與北部九州等四大都市圈。目前氫氣售價與油電混合車之燃料費相當(以相同續航力為基準),換算每公斤的氫氣價格介於1,000-1,100日圓;以日本政府多年來積極發展氫能社會的決心,未來次世代能源車應會加速發展與普及。

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