綠能前瞻永續台灣

依「技術成熟、成本效益、均衡發展、帶動產業、電價可接受」原則,達成再生能源目標

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歐盟提氫氣銀行、台灣首部氫巴士亮相 認識「終極潔淨能源」氫經濟

  • 發佈日期:2023/6/5
  • 資料來源:YAHOO新聞
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2023年6月1日 週四 下午2:55 洪詩宸/綜合報導 陳怡蒨/圖表設計

歐盟提氫氣銀行、台灣首部氫巴士亮相 認識「終極潔淨能源」氫經濟

全球超過130個國家宣示參與「2050淨零排放」的行動,台灣也在2021年4月22日加入,並於今(2023)年三讀將該目標納入《氣候變遷因應法》。

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2022年國家發展委員會發布的《臺灣2050淨零排放路徑藍圖》報告,將氫能納入台灣能源轉型的關鍵戰略,經濟部也於同年9月成立氫能工作小組,投入相關技術的研發與應用。

氫氣燃燒後只產生水,不產生二氧化碳、又能從水中電解,再次產生氫氣。不排放二氧化碳,且在理論上能生生不息的特性,使得氫能被視為能源轉型重點之一,許多國家紛紛投入資源進行研究與市場化。

2023年3月,歐盟執委會提出「歐洲氫銀行」(European Hydrogen Bank)計畫,透過補貼歐盟未來10年內的綠氫價格、建構完整的拍賣系統等方式,完善歐洲的氫能市場。

台灣發電碳排長年第一 氫能將成轉型關鍵
台灣的主要二氧化碳排放皆來自電力產業,零碳電力將是台灣發展淨零排放的關鍵。國發會發表的2050年淨零排放路徑圖中,2050年的電力來源,將有9%到12%來自氫能。

《2022中華民國國家溫室氣體排放清冊報告》中可以發現,從1990年起,電力產業的二氧化碳排放量一直居冠,且呈現成長趨勢,至2020年已占總體近6成的排放量。

因此中研院建議短期內可以推動天然氣混氫燃燒,作為減排手段;但要真正達成無碳發電,則有賴去碳燃氫技術的完善。

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雖然氫氣燃燒後只產生水,不會排放二氧化碳,但是製造過程中卻不一定,因此國際上將氫氣依照不同的製造方式,給予不同的顏色命名以做區分。

氫能的方式,資料來源:能源教育資源總中心、經濟部技術處

以化石燃料為原料的灰氫並不「乾淨」,但它的製程成熟、供應穩定,是全球氫氣的主要生產方式,多應用於石化、氨基肥料製造、化學合成等需要氫的產業上。

青綠氫,即《台灣淨零科技研發政策建議書》中所指的「去碳燃氫」技術,則是將天然氣熱裂解為氫氣與固態碳。相較於二氧化碳,固態碳在儲存與應用上有更多優勢,因此雖然技術仍未完善,青綠氫仍被中研院認為是相當有潛力的發展方向。

當今可行且真正符合零碳定義的,則莫過於使用再生能源將水電解產生的綠氫。

台灣氫能與燃料電池學會理事長特助林晉賢解釋,再生能源屬於間歇性能源,一般會將過量的綠電儲存,保持能源穩定,「雖然可以用鋰電池儲能,但鋰電池又有電量儲存上限、充放電壽命之類的問題,轉換成氫氣只要考慮鋼瓶汰換。」

中研院在建議書中也強調,2050年時所使用的氫能必須為綠氫,但台灣的再生能源不足、綠電成本高,目前更適合直接使用綠電,而非將其轉為氫氣使用。

德國氫動力列車 2022年商用運轉
無碳氫氣的製造方式受限,難以成為穩定的基載電力來源,更多國家青睞於以綠氫、氫燃料電池為核心的氫能運輸,該作法能夠妥善運用過剩的綠電。

IEA統計,截至2022年10月,在全球逾1900個氫能發展計畫中,約四分之一項計畫與氫能運輸相關。

《台灣淨零科技研發政策建議書》提及,氫燃料電池的成本較高,相較於鋰電池的成本為每千瓦時137美元,同單位下的燃料電池則要價400美元以上。因此在私人運具選擇上,難以與鋰電池儲能的電動車競爭。

「但它其實很適合大型載具。」林晉賢說,一般電動車多使用鋰電池儲能,但鋰能儲存的電量有限,大型運具需要大量的鋰電池才能夠驅動,但氫燃料電池的體積不需要安裝多顆,只需裝填氫氣就可以運作,就像是燃燒氫氣的傳統引擎,只是提供的是電能,因此在長距離或是重運量的運輸上更有優勢,這也是目前許多國家的發展方向。

全球首列氫動力列車於2018年開始測試,並在2022年於德國商轉。(圖/美聯社)

2018年,法國鐵路製造商阿爾斯通研發出全球首列以氫作為燃料的動力列車,2022年在德國正式投入商業運轉;美國、日本等國也預計在近年投入氫動力列車的行列,法國、英國、德國及韓國,也開始推廣氫能卡車與氫能公車。

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然而許多新興能源在發展時,都會面臨高維運成本、市場規模小的困境,氫能商用發展也不例外,因此更需要政府協助發展。

歐洲投資銀行(EIB)指出,政府的態度在氫能的發展上相當重要,除了調整法規、穩定供應外,也須提出獎勵措施,增加更多民間機構的投資意願,才有可能度過初始階段,順利進入商業模式。

2021年,豐田的氫能車在美國丹佛車展上展出。日韓的氫能車技術先進,是目前市面上主要製造商。(圖/美聯社)

以鄰近的日本與韓國為例,日韓在全球的氫能發展進程榜上有名,但無論是日本還是韓國,其實和台灣一樣依賴進口氫氣,並不具備發展的有利條件。

除了兩國的汽車工業為他們打下基礎外,官方的大力支持也是一大因素。兩國政府都將氫能視為「既能夠脫碳又保持工業競爭力」的解方,積極與他國合作進口氫氣,並投入大量預算推廣、研究。

促使日本決心發展氫能的關鍵,是2011年福島核災事件,日本政府除了在2016年制定福島新能源社會構想,推動包含氫能在內的再生能源研究外,也在2017年成為全球首個宣布氫能戰略的國家,投入大量預算開發、建造國內的相關建設,如儲存設施與加氫站等,完善氫能供應鏈。

韓國更是將氫能定調為新興經濟,提出氫能經濟路線圖,以國內企業開發的氫燃料電池為基礎、石化工業技術與天然氣網路為輔,推動全國的氫能運輸。

台灣的氫能發展則尚處於起步階段,林晉賢以氫燃料電池管制為例,「目前法規上氫氣還是屬於危險品,如果要開發當作燃料使用就會有問題。」

除法規層面外,基礎設施的空白也是問題。

中研院於《台灣淨零科技研發政策建議書》中指出,澳洲已發展出可行的氫氣出口模式,將液態有機氫透過船運輸入日本,台灣位於兩國中間,可參考兩國的合作方式進口綠氫。但進口綠氫所需要的接收站、運輸船隻等基礎設施都未建置完成,將難以提供充足的氫能進行實際運用。

工研院指出,台灣若想在全球的氫競爭中脫穎而出,必須開發出更高效的應用技術,包含氫燃料電池系統、儲氫瓶等等,同時可以與半導體、石化等產業結合,再利用製造過程中產生的餘氫,不僅更環保,也能降低產業成本。

隨著2050年逐漸到來,台灣若想順利完成「2050淨零排放」的目標,如何創造出足夠的零碳電力將是一大重點,氫能的推展與其他再生能源一樣,都不可或缺。
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