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試想一個(gè)這樣的場(chǎng)景：你家中電器所需的電力是自家生產(chǎn)的；家中的熱水是由發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的余熱加熱的，即使家中停電依然可以使用電器和熱水。這個(gè)場(chǎng)景現(xiàn)在每天都在日本的30多萬(wàn)戶家庭上演。而這些場(chǎng)景能夠成為現(xiàn)實(shí)，要得益于日本的一種家用燃料電池“ENE-FRAM（エネファーム）”。

01

什么是ENE-FARM

顧名思義，ENE-FARM是“能源農(nóng)場(chǎng)”的意思。這種燃料電池以氫氣和氧氣為原料產(chǎn)熱和發(fā)電，這與通過(guò)水和土地生產(chǎn)農(nóng)作物有異曲同工之妙，故因此得名。

ENE-FARM的基本工作原理是，從天然氣或石油液化氣中提取氫氣，制取的氫氣與空氣中的氧氣在燃料電池中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電力。燃料電池在產(chǎn)生電力的同時(shí)也產(chǎn)生熱量，將這部分原本是流失的熱量進(jìn)行回收利用，加熱用水。通過(guò)熱電聯(lián)產(chǎn)，ENE-FARM實(shí)現(xiàn)了能源的綜合高效利用。




ENE-FARM率先在日本成功應(yīng)用與日本民眾的生活習(xí)慣密不可分。日本民眾有經(jīng)常泡澡的習(xí)慣。每天加熱泡澡水需要消耗大量能源，所以如何通過(guò)更加節(jié)能高效的方法來(lái)加熱泡澡水，就成了開(kāi)發(fā)ENE-FARM的初衷。

目前，ENE-FARM在日本的主要制造商是松下和愛(ài)信。松下采用的是固體高分子燃料電池（PEFC）技術(shù)；愛(ài)信精機(jī)采用的是固體氧化燃料電池（SOFC），兩者的固定發(fā)電額定功率均為700W。兩相比較，松下的PEFC的發(fā)電效率較低，但是以熱電聯(lián)供的綜合能效來(lái)看更有優(yōu)勢(shì)；愛(ài)信的SOFC發(fā)電效率較高，在作為分散型電源上有很大潛力，適合相比熱量更重視電力需要的消費(fèi)者。



02

ENE-FARM如何實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能

首先，ENE-FARM的一次能源效率同傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比有很大優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)由發(fā)電站集中發(fā)電，然后將電輸送到各個(gè)用戶。例如火力電廠在發(fā)電過(guò)程中的一次能源熱能損耗可達(dá)55-66%，還會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于一次能源5%的輸電損耗，因此傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的一次能源效率僅為35%-40%.而ENE-FARM的電力生產(chǎn)消費(fèi)均在家庭住宅等同場(chǎng)所進(jìn)行，在實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的基礎(chǔ)上，又不產(chǎn)生長(zhǎng)距離電網(wǎng)、熱管網(wǎng)運(yùn)輸造成的能源損失，因此ENE-FARM的一次能源效率達(dá)到了70-90%.



其次，以家庭為單位來(lái)看，安裝ENE-FARM的一戶日本普通家庭，每年可減少23%的石油、天然氣等一次能源消費(fèi)量，相當(dāng)于減少38%（1330kg）的二氧化碳排放。用戶的具體節(jié)能數(shù)據(jù)也將傳送至住宅內(nèi)的終端，實(shí)現(xiàn)節(jié)能數(shù)據(jù)的可視化。


那么，和沒(méi)有安裝ENE-FARM的家庭相比，ENE-FARM究竟能節(jié)省多少電費(fèi)和煤氣費(fèi)呢？下表是日本一個(gè)四口之家在安裝ENE-FARM前后電費(fèi)和煤氣費(fèi)的模擬對(duì)比：



由此可見(jiàn)，在煤氣費(fèi)的節(jié)約上ENE-FARM的表現(xiàn)并不突出，但在節(jié)約電費(fèi)上效果十分明顯。一年間，ENE-FARM為這個(gè)家庭節(jié)約了近7萬(wàn)日元的電費(fèi)和煤氣費(fèi)。雖然節(jié)約效果明顯，但考慮到對(duì)ENE-FARM的前期投入，使用ENE-FARM目前還是一個(gè)回收成本周期較長(zhǎng)的節(jié)能方式，這也是希望導(dǎo)入ENE-FARM的家庭不得不考慮的一個(gè)重要因素。

此外，ENE-FARM還可以學(xué)習(xí)家庭的電力以及熱水的使用時(shí)間段，對(duì)發(fā)電的時(shí)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。ENE-FARM會(huì)在早晨開(kāi)始發(fā)電，同時(shí)利用余熱制造熱水。熱水被保存在蓄熱水槽，到晚上洗浴時(shí)間蓄熱水槽正好裝滿。如果突然需要大量使用熱水或需要較高溫度的熱水，備用熱水器就會(huì)啟動(dòng)加以輔助。因此熱水不會(huì)停供。

在夜間電力使用量較少的時(shí)間段內(nèi)，ENE-FARM會(huì)停止工作。在ENE-FARM無(wú)法發(fā)電或家庭電力消費(fèi)高于ENE-FARM額定功率時(shí)，則會(huì)使用電力公司電網(wǎng)的電力為家庭供電。

ENE-FARM還可以和太陽(yáng)能發(fā)電組合進(jìn)行發(fā)電。在雨天等太陽(yáng)能發(fā)電效率底下的情況下，ENE-FARM依然可以發(fā)電，進(jìn)一步提高了住宅的發(fā)電效率，剩余電量還可以出售給電力公司獲取額外收入。



03

ENE-FARM在日本的商業(yè)模式

ENE-FARM自2009年開(kāi)始販賣(mài)，在日本的累計(jì)銷(xiāo)量已突破35萬(wàn)臺(tái)。如此巨大的銷(xiāo)量與ENE-FARM制造商和城市燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商間密切的商業(yè)體制是密不可分的。

作為制造廠商，松下和愛(ài)信專注于產(chǎn)品的研發(fā)制造和宣傳。而產(chǎn)品的銷(xiāo)售及后期修理維護(hù)則是由對(duì)燃?xì)饣A(chǔ)設(shè)施以及對(duì)燃?xì)庥脩羰至私獾某鞘腥細(xì)夤矩?fù)責(zé)。



目前日本至少有50多家地方燃?xì)夤菊阡N(xiāo)售松下的ENE-FARM。為大面積普及推廣ENE-FARM鋪設(shè)了重要的銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)。為推廣ENE-FARM的快速普及，燃?xì)夤咎貏e給予ENE-FARM用戶優(yōu)惠的燃?xì)鈨r(jià)格，較其他用戶的燃?xì)鈨r(jià)格便宜20~24%.另外，燃?xì)夤具€針對(duì)愛(ài)信的ENE-FARM用戶提供了余電上網(wǎng)制度。

ENE-FARM雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但它的價(jià)格并不便宜，這有可能成為限制ENE-FARM更大范圍普及的一個(gè)限制因素。目前，松下和愛(ài)信的ENE-FARM基礎(chǔ)價(jià)格分別為80萬(wàn)日元（約合人民幣45000元）和123萬(wàn)日元（約合人民幣70000元）一臺(tái)。如果在寒冷地帶安裝、設(shè)備拆除、或安裝附加設(shè)備還要另加費(fèi)用。目前日本政府正在對(duì)愛(ài)信ENE-FARM基礎(chǔ)價(jià)格與目標(biāo)價(jià)格的價(jià)差的1/3（8萬(wàn)日元/臺(tái)）進(jìn)行額定補(bǔ)助。除了上述國(guó)家補(bǔ)貼之外，日本的地方政府也為給予家庭購(gòu)買(mǎi)ENE-FARM安排了一定補(bǔ)助金。

由此可見(jiàn)，如果要大范圍推廣ENE-FARM，在目前來(lái)看國(guó)家和地方政府的補(bǔ)助是必不可少的。

結(jié)語(yǔ)

雖然ENE-FARM是根據(jù)日本民眾的需求開(kāi)發(fā)出的節(jié)能產(chǎn)品，但是ENE-FARM對(duì)于解決中國(guó)寒冷地區(qū)冬季燒煤取暖引起的大氣污染問(wèn)題以及提高天然氣使用的能源效率方面，應(yīng)該是很有用武之地的。目前在中國(guó)，類似ENE-FARM這樣的熱電聯(lián)供產(chǎn)品尚未得到普及。日本推廣ENE-FARM的經(jīng)驗(yàn)或許能為中國(guó)的政策制定者、固定燃料電池產(chǎn)品制造廠商、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)商提供借鑒。

原標(biāo)題：日本的ENE-FARM如何成為“家用發(fā)電廠”？