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美國、歐盟（EU）、加拿大、英國、日本等主要國家宣布了到2050年實現溫室氣體凈零排放的目標。為實現該目標，各國在電力脫碳化和氫能利用方面傾注心力。

由化石燃料燃燒產生的二氧化碳（CO₂）占溫室效應氣體的絕大部分，其在全球各領域的排放量比例分別為：發電和熱部門44%；以汽車為主的運輸部門26%；工業部門19%（圖1左圖）。若能將發電領域的燃料轉換為可再生能源和核能，則有望實現在CO₂排放量中占據很大比例的發電行業的脫碳。

在運輸行業中，電動化能夠實現乘用車的脫碳，但要實現無法搭載大重量電池的飛機以及長距離卡車的電動化需要蓄電池的巨大創新。一個解決方法是在難以實現電動化的情況下利用氫能。使用利用氫能的燃料電池、或者利用氫和從大氣中回收的CO₂制造的合成燃料（e-fuel）。而且，在利用化石燃料的工業部門，也計劃在難以電動化的領域利用氫來代替化石燃料。

過去的2021年，以歐美為中心出臺了許多氫能利用的具體對策。例如，歐洲主要國家已開始廣泛使用氫燃料電池列車代替柴油機車；高爐煉鐵行業作為能源密集型產業的代表，為實現脫碳化，也已經開始實際利用氫能。

歐洲主要國家、美國等國家紛紛開展制氫項目以滿足能源需求。水電解制氫技術利用不排放CO₂的電力，因此備受關注。美國、法國政府等明確表示將利用核電作為制氫用電。去年8月至10月，美國能源部（DOE）決定向建設在紐約州和亞利桑那州的現有核電站附近的電解水工廠發放補助金。

去年10月，法國總統馬克龍宣布，將新建小型模塊化反應堆（SMR），并利用核電進行水電解來制造氫氣。綠氫是指利用可再生能源進行電解水而制造的氫，而美國政府和馬克龍總統均將利用核能制造的氫也稱為清潔氫或綠氫。

日本企業正在推進由澳大利亞褐煤制氫并捕捉排放的CO₂的項目，并將在澳大利亞制造的氫液化或以氨的形式運輸到日本。但是，與在氫的需求地建設電解水制氫設備的地產地銷方式相比，該項目需要較高的運輸成本，因此在成本方面可能缺乏競爭力。日本應該推進的制氫主體是，通過在需要氫的工業地帶等設置SMR和電解工廠來實現氫的地產地銷，促進地區經濟和就業。

根據歐洲環境局（EEA）公布的不同運輸手段的CO₂排放量可知，搭載1人1公里（km）的CO₂排放量分別為：飛機160g、小汽車143g、公交車80g、船舶61g、鐵路33g。另外，運輸1噸貨物的CO₂排放量分別為：飛機1036g、重卡137g、運輸船33g、鐵路24g、海運7g。

從以上數據可以看出，鐵路的CO₂排放量最小。鐵路的CO₂排放量占全球運輸行業總CO₂排放量的比例僅為1%（圖2），約8300萬噸。

在還未實現電氣化的鐵路線路上主要利用柴油機車，但是，除了排放CO₂外，柴油車還存在噪音、震動等問題。為削減CO₂排放量，在短途區間內，可利用搭載有蓄電池的列車，但從蓄電池的重量和充電時間的角度來看，難以在長途區間內利用這種列車。

鐵路部門的減排政策是以發電部門的脫碳化為前提的鐵路線路的電氣化，但在運行頻率不高的線路上，從投資回報的角度來看，這一政策很難實現。日本鐵路線路的電氣化率為67%，而歐盟的電氣化率僅為54%，目前，歐盟正在使用的柴油列車約有5000節編組。

為實現未電氣化區間的脫碳化，法國的跨國鐵路列車制造商阿爾斯通公司從2013年開始開發被稱為“Coradia iLint”的氫燃料電池列車。2018年9月，在德國漢堡郊外123公里的區間開始運行具有150個座位、定員300人的2節編組氫燃料電池列車，之后在奧地利、法國、瑞典、波蘭等地進行了試運行。

目前，關于該氫燃料電池列車，德國訂購了41節編組，意大利訂購了最多14節編組，法國訂購了在電氣化區間也可使用的12節編組混合動力列車，并且將逐步引入歐盟。除鐵路之外，歐盟還將引進燃料電池卡車，歐洲委員會（EC）表示2030年燃料電池卡車的市場占有率將達到17%。

對于難以實現電動化的飛機，計劃使用由脫碳電力電解水制造的氫和從大氣中回收的CO₂制造的合成燃料（e-fuel）。運輸行業對于氫能的需求與日俱增，但與能源密集型行業的需求量相比相差甚遠。

根據國際鋼鐵協會的數據，2020年，全球每生產1噸鋼鐵產品會排放1.85噸CO₂。全球鋼鐵產量為18億6000萬噸，CO₂排放量達到33億噸，近全球總排放量的10%。鋼鐵產品的制造方法包括利用電爐熔融鐵廢料以制造鋼鐵的方法；以及利用煤焦炭在高爐中熔融并還原鐵礦石以制造鋼鐵的方法。

在電爐煉鐵工藝中，CO₂排放量取決于使用的電力，若能利用可再生能源電力或核電，則有望削減CO₂排放量。在日本，采用電爐煉鐵方法每制造1噸鋼鐵產品會排放0.5噸CO₂。

另一方面，在利用焦炭的高爐煉鐵工藝中，需要使用焦炭（C）還原鐵礦石（Fe₂O₃）以提取出鐵（Fe），在此過程中會排放CO₂。在日本的高爐煉鐵工藝中，每生產1噸鋼鐵產品會排放2.2噸的CO₂。將使用的電力的制造過程中排放的CO₂量包含在內，日本鋼鐵行業產生的CO₂排放量占日本總排放量的14%。

實現脫碳化面臨的一大課題是削減鋼鐵行業的CO₂排放量。將煉鐵工藝由高爐轉換為電爐的話會削減CO₂排放量，但有的高級鋼材只能采用高爐生產，而且鐵廢料的數量有限，因此高爐煉鐵工藝必不可少。為了實現高爐煉鐵工藝的脫碳化，需要使用氫代替焦炭。在該工藝過程中利用氫代替焦炭的話，不會排放CO₂，只會生成水。

2020年全球粗鋼產量達到18億6000萬噸，其中利用高爐煉鐵工藝的粗鋼產量達到13億1000萬噸，約占7成。如果將全球高爐煉鐵工藝中使用的焦炭都轉換為氫的話，氫需求量將高達7200萬噸，而如果通過電解水制造氫氣的話，按照目前的技術，電解所需的電力高達4萬億千瓦時（kWh）。

根據英國石油巨頭BP公布的統計數據，2020年全球發電量為26萬8230億kWh，以上電解所需的電力是其15%，相當于日本總發電量的4倍，需要來源于不排放CO₂的可再生能源、核能或附設有CO₂捕獲封存裝置的火力發電設備的電力。美國、歐盟已經開始研究利用脫碳電力制氫的具體策略。

去年8月，美國大型電力公司Exelon宣布，美國能源部將撥款500萬美元（約3180萬元）的補助金，用以支援與紐約州核電站相鄰建設的1兆瓦（MW）綠氫電解制造裝置。去年10月，美國能源部宣布將撥款2000萬美元（約1億2700萬元）的補助金，用以扶持產學官合作項目，即利用亞利桑那州的核電站產生的電力，通過電解水制造氫氣，并探討氫在燃料制造、發電等多領域的應用。

美國能源部正在推進削減制造成本的計劃。計劃將可再生能源制氫的成本由目前的5美元（約31.79元）/kg降低至2美元（約12.71元）/kg（2026年）、乃至1美元（約6.36元）/kg（2030年）。

去年11月15日，美國國會通過1.2萬億美元的跨黨派《基礎設施投資和就業法案》，其中氫能相關投資高達95億美元，這足以看出美國政府對氫能的認真程度。

其中，80億美元用于在至少4個地方設置制氫等研發中心；5億美元用于制造1kg氫的CO₂排放量降至2kg以下的清潔制氫的研發；剩余10億美元用于降低電解水制氫的成本等。除此之外，還為建設電動汽車用充電設備、燃料電池車加氫設備設定了25億美元的預算。

歐盟委員會也致力于氫能。去年11月，歐盟委員會主席烏爾蘇拉·馮德萊恩對氫能源充滿信心地表示：“2020年，天然氣制氫的成本約為2歐元（約14.59元）/kg。目前，利用可再生能源電力電解水制氫的成本約為6歐元（約43.78元），計劃到2030年降至約1.8歐元（約13.13元）以下，這是可以實現的。”同時，歐盟委員會還計劃在歐盟、烏克蘭、摩洛哥等地安裝風力、太陽能發電設備，爭取在2030年生產1000萬噸氫。

針對歐盟委員會將推進的綠氫制造計劃，法國總統馬克龍主張，也應利用核能發電。受到歐洲能源和電力危機的影響，此前歐盟內部也強烈要求有效利用作為穩定電源的核電。去年10月12日，馬克龍總統表示：“目前，可再生能源電力并沒有足以制造綠氫的能力，應利用法國的核能設備來制造綠氫”，同時宣布，“在法國政府的300億歐元投資計劃中，10億歐元將用于EDF（法國電力）正在開發的SMR，在2030年之前，法國將在2個地方設置大規模制氫設備”，法國將通過開發SMR和利用核能來實現綠氫制造。

去年末，德國關閉了3座核電站，并計劃在今年末關閉最后3座核電站，由此實現零核電，這也使得德國無法像法國一樣利用核電制氫。在擁有鋼鐵、化學等能源密集型產業的德國，預計2050年制氫所需的電力量將相當于現在的電力總需求量，但從國土面積來看，德國無法在國內安裝足夠的制氫所需的可再生能源發電設備。

因此，德國只能從海外進口氫，目前其已與澳大利亞簽訂了有關利用澳大利亞的可再生能源電力制氫的企業化調查備忘錄。與法國相比，德國的氫成本高昂不可避免。

日本擁有鋼鐵、化學、水泥等能源密集型產業，今后也需要大量的氫。利用澳大利亞褐煤制造的氫氣量有限，因此日本有必要考慮在國內進行電解水制氫。綜合考慮運輸基礎設施和運輸成本的話，在需要氫的工業地帶等需求地安裝SMR和電解裝置來制造氫氣的方式最具競爭力。

實行脫核電的德國只能依靠進口氫。幸運的是，日本還能夠選擇核能。新時代氫能源對于國家競爭力的巨大影響將越發凸顯。

除了歐美主要國家之外，中俄也開始利用SMR制氫。利用SMR制氫，而非導入可再生能源，能夠通過能源的地產地銷來激發地區經濟活力，創造就業機會。如果不能提高收入水平和創造就業機會，日本的少子化也將無法改善。留給日本做決斷的時間已經不多了。