在松下草津工廠，99臺(tái)5千瓦純氫燃料電池、4000平方米的太陽能光伏板、容量約為1.1兆瓦時(shí)的蓄電池協(xié)同為工廠供電。資料圖片
本報(bào)記者 | 崔立勇
第六屆進(jìn)博會(huì)即將在上海舉辦。在這個(gè)承載著全球企業(yè)對中國市場的滿滿期待和中外經(jīng)貿(mào)緊密合作的大舞臺(tái)上，連續(xù)6年參展從未缺席的松下的表現(xiàn)頗具風(fēng)向標(biāo)意義。
松下將進(jìn)博會(huì)定位為全球戰(zhàn)略性展會(huì)，作為進(jìn)博會(huì)的“老朋友”，所展示內(nèi)容無疑經(jīng)過深思熟慮和精挑細(xì)選。不久前，松下控股株式會(huì)社集團(tuán)代表董事全球副總裁、中國東北亞總代表本間哲朗在自己的微博中透露：“我們始終將綠色理念深度融入產(chǎn)品和解決方案中，以綠色低碳行動(dòng)助力實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。”無疑，綠色低碳仍將是松下在第六屆進(jìn)博會(huì)上的主題之一，為綠色發(fā)展“加分”的技術(shù)和產(chǎn)品將得到重點(diǎn)呈現(xiàn)。
在綠色低碳領(lǐng)域，松下?lián)碛行酆竦募夹g(shù)儲(chǔ)備，氫能是代表之一。松下在日本從事氫能技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)超過20年，能夠應(yīng)用到中國市場解決社會(huì)課題的技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)量可觀。進(jìn)博會(huì)推動(dòng)外企在中國市場的發(fā)展，讓展品變商品；松下也正在通過進(jìn)博會(huì)等窗口，把氫能等前沿技術(shù)帶到中國。
燃料電池讓氫氣進(jìn)萬家成為現(xiàn)實(shí)
“氫能一定會(huì)為中國實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。但是，企業(yè)只‘說’是沒有意義的。”本間哲朗此前向記者表示，中國可再生能源潛力巨大，松下愿意將在日本長期研發(fā)的相關(guān)技術(shù)拿到中國市場，將落地的項(xiàng)目實(shí)實(shí)在在地展現(xiàn)出來，推進(jìn)氫能在中國的應(yīng)用。
在中國，氫能在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用被公眾熟知。松下則在努力加速氫能在家庭、工廠、醫(yī)院和商業(yè)樓宇等更多場景的應(yīng)用。在C端，家用燃料電池ENE-FARM已經(jīng)幫助氫能走進(jìn)千家萬戶。
與電解水的過程相反，燃料電池的工作原理是從城市供應(yīng)的天然氣中重整氫氣，通過氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電，過程中產(chǎn)生的熱能供家用燒熱水和取暖使用。松下電氣工程公司燃料電池·氫能SBU制造課課長市原壯二介紹，松下草津燃料電池工廠根據(jù)市場的需求量制造ENE-FARM。技術(shù)人員先將極薄的電解質(zhì)膜貼在樹脂面板上形成發(fā)電板，15個(gè)發(fā)電板組成1個(gè)電堆，為了提升發(fā)電效率，對電堆進(jìn)行真空處理。電堆是氫氣和氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵部件。逆變器則提供交流電供家庭直接使用。
松下電氣工程公司燃料電池·氫能SBU燃料電池事業(yè)橫斷推進(jìn)室海外營業(yè)課主務(wù)陳子鵬算了一筆賬，對于普通家庭而言，ENE-FARM的發(fā)電功率已經(jīng)足夠，同時(shí)加溫而成的大量熱水可以滿足洗澡等需求，從而取代熱水器。他說，目前家庭購買和安裝ENE-FARM的費(fèi)用總計(jì)約為100萬日元（約合5萬元人民幣），每年通過節(jié)能就能省下8萬多日元，綜合計(jì)算，10年基本就能收回成本。
松下更看重降碳的大賬。與燃?xì)鉄崴飨啾龋颗_(tái)ENE-FARM每年能夠帶來1.3噸二氧化碳減排。市原壯二表示，小型高效是ENE-FARM的顯著特點(diǎn)，傳統(tǒng)發(fā)電的能源利用率約為41%，ENE-FARM憑借熱電聯(lián)供系統(tǒng)，綜合能源利用率達(dá)到97%。
事實(shí)上，ENE-FARM是日本家庭用分布式氫燃料電池項(xiàng)目的統(tǒng)一名稱，各個(gè)企業(yè)都可生產(chǎn)。但是松下生產(chǎn)了日本一半以上的ENE-FARM，在歐洲的市場占比更高，目前在全球已經(jīng)銷售24萬臺(tái)。
自2009年推出世界首臺(tái)普通銷售型ENE-FARM以來，松下每兩年對其進(jìn)行一次改型設(shè)計(jì)，不斷提升其性能，如今已進(jìn)入第七代。發(fā)電耐久時(shí)間（壽命）已經(jīng)從4萬小時(shí)增加到9萬小時(shí)，安裝面積從3.9平方米縮小至1.5平方米，重量從125公斤減為59公斤。現(xiàn)在的樣子就像一臺(tái)家用的柜式空調(diào)。
在中國“雙碳”目標(biāo)的背景下，憑借能源高效利用、清潔環(huán)保的屬性，燃料電池?zé)犭娐?lián)供迎來了更多機(jī)遇。在廣東佛山的全國首個(gè)“氫氣進(jìn)萬家”智慧能源示范社區(qū)項(xiàng)目中，松下ENE-FARM700W燃料電池產(chǎn)品應(yīng)用到社區(qū)，2022年10月開始運(yùn)行。
發(fā)電技術(shù)成熟只待氫氣成本降低
與ENE-FARM從天然氣中獲取氫氣不同，主要應(yīng)用在B端的純氫燃料電池可以直接使用氫氣。
乘坐東海道新干線從京都出發(fā)向名古屋方向，5分鐘左右就可以在右側(cè)車窗外看到松下草津工廠巨大的“Panasonic”標(biāo)志，距離高鐵線路不遠(yuǎn)處的白色液氫罐也頗為醒目。這個(gè)直徑3.4米、高約14米的液氫罐可以儲(chǔ)存7.8萬升液氫，4輛液氫運(yùn)輸車才能把它裝滿。
液氫罐中的液氫經(jīng)過自然汽化，體積膨脹800倍，變?yōu)闅怏w后通過管道輸送給旁邊整齊排列的99臺(tái)5千瓦純氫燃料電池，草津工廠內(nèi)部的燃料電池工廠生產(chǎn)所需的大部分電力就來自這些純氫燃料電池。
松下利用草津工廠的舊停車場設(shè)置了一個(gè)R實(shí)證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，鋪設(shè)了4000平方米的光伏板，這一面積與燃料電池工廠的生產(chǎn)車間樓頂面積相當(dāng)。但是，單靠太陽能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠滿足可再生能源的供電需要。工廠高峰時(shí)段的用電需求約680千瓦，年耗電量約2.7吉瓦時(shí)，太陽能發(fā)電的穩(wěn)定性也受制于天氣變化。
解決的辦法是太陽能只提供20%的電力，剩下的80%交給純氫燃料電池。99臺(tái)5千瓦純氫燃料電池，1820塊315瓦的太陽能電池組件（共約570千瓦），容量約為1.1兆瓦時(shí)的蓄電池，3種供電方式共同構(gòu)成100%利用可再生能源的H2KI-BOU FIELD發(fā)電設(shè)施。
太陽能和燃料電池都連接到蓄電池，工廠EMS（能源管理系統(tǒng)）對發(fā)電和用電進(jìn)行協(xié)調(diào)。晴天時(shí)太陽能優(yōu)先供電，陰雨天和夜間則由蓄電池和純氫燃料電池供電，由此擺脫了天氣對穩(wěn)定供電的影響。
松下全球環(huán)境事業(yè)開發(fā)中心氫能事業(yè)企畫室主干河村典彥表示，99臺(tái)純氫燃料電池并非同時(shí)都在工作，工廠會(huì)根據(jù)用電需求安排部分電池“輪休”。這種按需供電的方式，一方面延長了電池的壽命，另一方面便于設(shè)備維保。EMS每30秒監(jiān)測一次工廠的用電需求，控制純氫燃料電池、太陽能和蓄電池的協(xié)同供電。因?yàn)榧儦淙剂想姵匕l(fā)電時(shí)聲音很小，所以如果不看后臺(tái)系統(tǒng)顯示，人即使貼近也不容易辨別出哪些電池在運(yùn)轉(zhuǎn)。
松下草津燃料電池工廠是世界首個(gè)真正利用氫氣供電的工廠，也成為RE100解決方案的范例。R100是一項(xiàng)國際倡議，旨在提倡公司用100%可再生能源來提供自身所需的電力。
H2KIBOU FIELD自2022年4月投入運(yùn)營，受到了日本國內(nèi)及全球的關(guān)注。前來參觀的制造企業(yè)、總承包商、行業(yè)協(xié)會(huì)、科研機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)外人士絡(luò)繹不絕，每年參觀活動(dòng)超過580場次。下午1：30開始的參觀時(shí)段，如今已經(jīng)排隊(duì)到了3個(gè)月后。
松下非常歡迎各界前來參觀，也愿意將純氫燃料電池發(fā)電的技術(shù)推廣到更多地方。
2023年2月，松下在無錫電池工廠打造的冷熱電三聯(lián)供氫能示范項(xiàng)目落成，采用了8臺(tái)5千瓦純氫燃料電池。中國的這個(gè)氫能示范項(xiàng)目進(jìn)行了拓展，裝配了松下自己的溴化鋰吸收式制冷機(jī)進(jìn)行冷熱交換，這樣電池不僅可以供熱，還可以供冷，冷熱電“三聯(lián)供”由此實(shí)現(xiàn)，氫燃料電池的能力也幾乎發(fā)揮到了極致。
氫燃料電池更廣范圍應(yīng)用的最大挑戰(zhàn)來自成本。在日本，氫氣的成本約為100日元（約等于5元人民幣）/立方米，產(chǎn)生一度電的運(yùn)行成本約為60日元，是電力公司電價(jià)（每度20日元）的3倍。按照日本政府的目標(biāo)，2050年氫氣的價(jià)格將降到20日元/立方米，如果目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)，那么氫能產(chǎn)生一度電的成本則會(huì)大幅降至11.9日元，這無疑將一舉消除氫能在成本上的劣勢。
氫能的利用被松下視作綠色發(fā)展的重要突破口。根據(jù)日本政府最新修訂的《氫基本戰(zhàn)略》，2040年日本氫氣供應(yīng)量達(dá)到1200萬噸左右，是當(dāng)前年產(chǎn)量200萬噸的6倍。中國是世界上最大的制氫國，年制氫產(chǎn)量約3300萬噸，其中達(dá)到工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的約1200萬噸。隨著氫能產(chǎn)量的增加，價(jià)格有望隨之降低，并逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
綠色低碳是技術(shù)更是理念和態(tài)度
除了集中式氫氣供應(yīng)，單臺(tái)的純氫燃料電池也可以利用氫氣鋼瓶。東京松下中心的室外就安裝了一臺(tái)為場館提供電力的純氫燃料電池，氫氣來自20支氫氣鋼瓶（每支儲(chǔ)存氣態(tài)氫7立方米）。日本對高壓氣體管理嚴(yán)格，但允許數(shù)量不超過20支的氫氣鋼瓶安置在建筑物周邊的保管庫內(nèi)，滿足距離電源插座或其他火源5米以上距離的條件即可。
創(chuàng)建于21年前的東京松下中心從設(shè)計(jì)階段開始就引入了雨水利用、能源管理系統(tǒng)等設(shè)施，大幅減少能源消耗，并不斷推進(jìn)精細(xì)化的能源控制。所長兒玉比佐子介紹，東京松下中心是松下除制造工廠之外唯一的一處零碳建筑。
藤澤SST（Sustainable SmartTown，可持續(xù)智慧小鎮(zhèn)）位于距離東京1小時(shí)車程的神奈川縣藤澤市，原址是松下的電視機(jī)和冰箱工廠。2009年工廠搬遷后，松下攜手合作伙伴和當(dāng)?shù)卣餐蛟爝@個(gè)先進(jìn)的智慧城市，也致力于創(chuàng)建一個(gè)減少碳排放、追求可持續(xù)發(fā)展的理想城市。藤澤SST的管理人員介紹，這里能容納1000戶居民，最大的特點(diǎn)是以每一位居民的生活需求出發(fā)進(jìn)行思考，從建設(shè)城市向培育城市轉(zhuǎn)變。
藤澤SST實(shí)現(xiàn)了能源的自產(chǎn)自用、自給自足。每棟房子都配備了ENE-FARM燃料電池，居民還可以通過智能手機(jī)管理自家的能源產(chǎn)生和消耗。住宅、公共設(shè)施和公共區(qū)域都安裝了太陽能光伏板，產(chǎn)生的電力不僅供小鎮(zhèn)使用，余量還可以賣給電網(wǎng)。一年算下來，居民們在電費(fèi)上基本沒有支出，有的甚至有所盈余。光伏板特意外置了電源插頭，如果遭受地震等自然災(zāi)害，小鎮(zhèn)和周邊居民可以把電器直接插在光伏板上。小鎮(zhèn)還安裝了大型蓄電池，平時(shí)太陽能轉(zhuǎn)化成的電能會(huì)部分儲(chǔ)存在蓄電池中，一旦自然災(zāi)害造成太陽能無法發(fā)電，蓄電池能為住戶提供3天照明、冰箱、電視機(jī)等所需的基本電量。
鈣鈦礦太陽能電池也正在藤澤SST進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。和傳統(tǒng)的太陽能晶硅電池不同，其吸收系數(shù)更高，提供能量更多。技術(shù)人員介紹，城市高樓大廈的玻璃幕墻面積巨大，鈣鈦礦太陽能電池可以像塑料薄膜一樣貼在玻璃上，產(chǎn)生大量電力，而且不會(huì)影響室內(nèi)采光，憑借獨(dú)有的噴涂技術(shù)和材料技術(shù)，松下正在開發(fā)高效率并且能夠滿足各種尺寸需求的鈣鈦礦太陽能電池。
不僅在藤澤，松下還在橫濱和大阪吹田各建了一座SST。2021年，位于江蘇宜興的雅達(dá)相，這一社區(qū)借鑒了藤澤SST的相關(guān)理念，1170戶住宅全面導(dǎo)入松下的107款產(chǎn)品，松下還對社區(qū)的整體規(guī)劃、內(nèi)部裝修及健康服務(wù)等進(jìn)行了全面設(shè)計(jì)。
松下似乎與“電”有著不解之緣。1917年，松下幸之助研制出便宜耐用的電燈插座。1918年，松下電氣器具制作所創(chuàng)立，松下由此誕生，之后企業(yè)以家電聞名于世，并在百年間走出一條包含家電、制造、住宅、健康、環(huán)境等各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展之路。
2022年4月，松下集團(tuán)提出“Panasonic GREEN IMPACT”的長期環(huán)境愿景，面向2050年，力爭通過事業(yè)活動(dòng)完成約3億噸的減排貢獻(xiàn)影響，相當(dāng)于目前全球總碳排放量的1%。松下在中國的近40家工廠中已有9家成為“零碳工廠”。
“為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)脫碳的理想，需要考慮到所有的選項(xiàng)。”松下的技術(shù)人員告訴記者，松下關(guān)注能對環(huán)境作出貢獻(xiàn)的各個(gè)領(lǐng)域。
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