氢经济 ‧ 三|氢能巴士久未能试行 是危险还是港府未发力?
氢能巴士是氢能技术目前的其中一个主要应用,全球于2020年已有5,000架。今年7月,城巴公布引入全港首架三轴双层氢能巴士,但暂时还未能驶上公路,个中掣肘是什么?
《香港01》分别与负责有关氢能巴士项目的城巴总经理 (工程) 苏国健,以及研究新能源的理工大学电机工程学系教授郑家伟,了解氢能在香港的未来发展与困难挑战。
今年7月,城巴公布引入全港首架三轴双层氢能巴士,但香港法例暂未容许氢能车驶上路道,连试行也未可,氢巴上路,似乎遥遥无期。因此,三间专营巴士营运商已联同环保团体、能源企业、非牟利机构及学界组成“零排放交通联盟”,提出《零排放交通建议白皮书》,冀推动政府为路面交通减排订立时间表。
这款氢能巴士城巴设计及研发,并请来内地制造商生产,其运作原理较电动车复杂,首先车上有一个储存系统来储存氢气,还有一个燃料电池(fuel cell),其作用是让氢气从一边进入,另一边则让空气进入,透过氢气与空气中的氧气结合,继而产生电力和水,后者属过程中的副产品。产出的电力其后会进入一个作为储电装置的电池,给予轮毂摩打(Hub motor),从而推动车轮和汽车。
相比同样为未来转型重点的电动巴士,氢巴可行日走400公里以上,完全能够满足城巴300至400公里主要路线的日常需求。即使道路挤塞,巴士需要更频繁的停驶和重新驱动,又或是站数较多、开关车门令冷气流失等情况,因氢巴的储能较电巴为多,故相信同样合适行驶这样的路段。
而城巴的双层电动巴士平均仅能行走200公里,基于电池科技存在瓶颈,未来最多或只能提升至300公里,不足以应付该巴士公士日常的运要需要。因此,电巴主要是行走速度平均一些,没有太多停驶和重新驱动的路线,即由屯门、元朗、天水围前往港岛区等的长途的路线。
至于加气方面,氢气储存在巴士内首先需要有压力。以城巴的样版车为例是350个巴(bar,压力单位)的大气压力,这意味加氢站需要450巴才可以注入汽车。城巴计划明年引入的量产车更高达700个巴,加氢站则需要900个巴。整个加氢时间视乎加氢速度,一般15分钟内能够完成。
苏国健向记者表示:“相较我们450度电、平均里数约200公里的电巴,充电时间需要2.5小时至3小时,不论是行走里数和加气时间,氢巴的表现也更佳。”他认为这也是公司未来不能只有电巴,也需要引入氢巴的原因。
氢巴才是“真.零排放”
“氢巴还有个很大优势,就是可以做到路边零排放,而且有潜力做到真正的零碳排。”苏国健强调。他补充指电巴虽也是路边零排放,惟电巴的电力现时主要依靠中电和港灯两间公司的发电,前者的燃料来源是天然气、核电和煤,后者则是天然气;而天然气和煤的过程中会产生二氧化碳,故并不能算得上是零碳排。
何况,氢能不仅是巴士适用。
其他的重型商业车辆,如货车、垃圾车等,还有其他每日行驶时间较长,而且负担不起每日数小时充电时间的车辆,都非常合适采用。
不过,他指出小汽车方面,电动车可能仍较合适,因私家车一般都是日常上下班,又或周末外出使用,充电频率不会太高,可能至少一星期才充电一次。而且,私家车的充电时间亦较短,大约一个多小时,故电动车在小型车方面更有优势。
不过,苏国健重申氢巴和电巴各有特点和优势,惟由于目前许多关于两者的想法仅属于工程上的推算,“故我们很想要试行电巴和氢巴,以搜集更多的数据,从而印证上述的想法。未来再按照不同路线的比重,安排两类车的实际数量。”城巴目标于2045年达致全线车队零排放,而鉴于本港专营巴士使用期为18年,故未来5年将是转型的关键时期,以便公司能在2027年时进行大规模的采购两款巴士。
有爆炸风险 或不能行走隧道?
虽然今天的氢巴技术已累积了相当的经验,然而由于香港的环境较较特殊,不论是天气、人口密集程度与其他引进氢巴的地区多少有别,会否造成一定的限制和影响?苏国健解释:
香港的特点,尤其是港岛区斜路多,潮湿和炎热天气的时间长,但氢巴上储存的氢气数量若足够大,供其消耗在冷气、上斜、停顿重驶等,相信也足以应付。
不过,氢巴现时在隧道环境或有机会构成一定风险。在香港这个以密度计隧道最多的城市之一,这个问题尤其令人关注。苏国健认为氢气安全程度实际上与柴油差不多,“因氢气很轻,为空气的14分之1,若发生泄漏很快便会升上半空。”而在城巴的氢巴中,氢气缸外围设有超温安全阀(thermal pressure relief device),只要感应周围环境开始变得高温,或有发生火警的危险时。它便会迅速将缸内氢气放走,从而避免爆炸的发生。
惟苏国健也指出:“虽然氢气在露天的环境泄漏没有问题,但在隧道室内的环境,泄漏后不能升上天空反积累在室内,便可能会有危险。如其浓度超过4%,加上附近有火源的话,更有机会造成爆炸。”他补充,相信氢气依然较安全,除了它很轻,即使泄漏时遇上火源,也只会形成火柱,并在瞬间烧完。相反,电油和石油气皆重于空气,泄漏时会累积在车底,遇上火警或很快便会陷入一片火海。
对于这个安全问题,苏国健认为氢巴可先试行不涉及隧道的路段,留待下一步再去处理相关的问题。他表示,假如未来有更多针对隧道安全的研究,或可进一步化解外界这方面的疑虑。
“氨转氢”更理想?
去年,理工大学就研发出全球首架使用氨气(ammonia,即阿摩尼亚)作为燃料的电动车,透过氨动力燃料电池,利用更安全方法取得氢气推动车辆。(编按:氨气是高效的氢气载体)相关燃料电池的整体重量,亦只是锂电池的十分一。
负责研究的理工大学电机工程学系教授郑家伟向《香港01》表示:“氢气需要700巴大气压力才可成液态储存,氨的优点是只需8巴,更易储存,加上氨气有刺鼻气味,泄漏时较氢气更易察觉。”即使未来大规模使用需要增设加气站,由于所需设备与现时石油气相似,大可改建现有的石油气站,故建造成本可较氢气便宜,预计未来氨气车价格,更可较锂电池电动车低廉。
郑家伟指出:“氢气的爆破力较氨气高四倍,发生事故的风险更大。我们也曾做过一些调查,发现市民对氢比较关注,普遍认为很危险。”他相信改用氨气或会较氢气少一些障碍,免却市民的不安。
采用氨气的另一个优点是,目前1,000公里以上的长距离运输,氢气一般都不会加压以船只或汽车运送,而是先转换成氨气方便运输。郑家伟表示:“既然要变成氨气,为何不索性直接将它放在车上用,免却不断转换的麻烦?”
事实上,瞄准氨气的想法并不新鲜。在全球脱碳化趋势加速的背景下,天然气也非高枕无忧。在氢能技术暂时领先的日本,近年也看中这新一代燃料,当地更有意见认为到2050年,氨气有可能在全球成为发电燃料。日本政府计划,到2050年,氢气和氨气发电将占日本总能源产量约一成。
三菱商事执行董事羽场广树表示:“现在还未有全球性的氨能生产企业,日本趁现在掌握开发和生产的主导权非常重要”。这间日本企业获得日本石油天然气金属矿产资源机构(JOGMEC)的支援,将在印尼生产洁净的氨气,并正讨论向日本出口。
假如日本的氨气供应链成熟,相信未来以氨气发展氢能绝非空谈。
因此,郑家伟认为:“未来未必一定是‘氢经济’,有可能是‘氢+1’,例如氨气和电能,以补充氢气无法做到的事或弥补其局限。”
需扭转“氢能如氢弹”偏见
除了上述的安全性问题外,若想要在香港长远发展氢能,还将面对什么困难和挑战?苏国健以引入氢巴为例,指出:“现时本地的氢能法例几乎一片空白,只有一条危险品条例(第295 章),关于空气的储存和生产都要取得牌照,惟内容细则不明,涉及氢能车和加氢站更加是完全没有。”城巴方面希望与政府合作,先看看可否制定法律的基础;另一方面在过渡期间,与跨部门小组商讨可否给予准许,让他们进行相关的测试。
另一方面,苏国健认为建设加氢站的工作一点也不简单,首先是需要地方储存氢气,其次是过程需要加压。“储存本身已有成本,加压所需还有功率很高的压缩机,以及事先要降温,故相关的成本一点都不少。”不过,他补充全球已有不少研究关于液态氢,可望提升储存量及加压的条件,未来成本或有望降低及提升效率。
法例有待追上 施政报告:氢巴望明年试行
郑家伟认同,有规模的建设加氢站是香港发展氢能的一大困难。外国可以选址在人影稀少、远离市中心的偏远郊区地方。“反之香港人烟稠密,加氢站的安全设施需要做得更充足,相信未必有许多选址能够做到,而且成本可能会很昂贵,建造时间更长。”
郑家伟又认为政府需要多做宣传和教育,他解释:“不少香港市民对氢存有误解,经常联想到氢弹、氢气爆炸等,故需要教育他们现时的技术经已成熟,是可以安全使用的。”考虑到氢能涉及诸如技术、测试、法规、扭转偏见等许多问题,相信我们距离实现氢经济或长达20年。
展望未来,苏国健则认为本地氢气的供应链亦是一大关键,目前香港唯一一间氢气供应商,使用的是中电的电力,故属“灰氢”(以化石燃料产生的氢)。长远若能从新疆、澳大利亚等透过太阳能生产的“绿氢”(以再生能源电解水产生氢)运送供港,这样香港的氢能才能真正做到零排放。
说到底,氢巴未能行驶测试,也基于制度与法例上未松绑,港府也欠缺清晰的氢能发展蓝图。昨日,特首李家超发表的施政报告终提出,明年将试行新一代电动的士和氢燃料电池双层巴士及重型车辆,此外,政府会于2025年或之前公布推动电动公共交通工具及商用车的路线图,共制订陆上运输使用氢能的长远策略。