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【專訪】零碳排的「氫能」是氣候救星?工研院萬皓鵬:藍氫、綠氫各有瓶頸
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【專訪】零碳排的「氫能」是氣候救星?工研院萬皓鵬:藍氫、綠氫各有瓶頸

2022-08-22 記者/蘇彥誠
今年6月27日,工研院正式提出「台灣2050氫應用發展技術藍圖」,從「發電」、「工業」、「載具」三大氫能應用與氫「來源」提出發展建議。願景工程專訪工研院綠能與環境研究所副所長萬皓鵬,為讀者解析台灣氫經濟的現況與展望。全文分上下篇,此為上篇。

氫是宇宙中最豐富的元素,在常溫常壓下是無色、無味、無毒的氣體。在「淨零排放」成為各國目標後,氫的其中一項特性令人著迷——它的分子結構不含碳,因此燃燒後不產生二氧化碳,只產生水。許多國家開始把氫視為終極潔淨能源,可協助人類擺脫化石燃料、減緩氣候變遷。

今年3月,國發會公布「台灣2050淨零排放路徑」,其中氫能在2050年的發電占比為9至12%;此外,經濟部亦成立氫能推動小組,加快氫能的科研與建設進度。

業界合作也有新進展,台電與西門子能源公司4月簽署合作備忘錄,目標2025年在興達電廠完成「天然氣機組混氫5%」發電示範,是國際氫能技術交流的一大突破。

氫能_西門子

2050氫能目標——可行,但有挑戰

根據國發會發布的淨零路徑,台灣到了2050年的發電結構預計是6到7成的再生能源、約2成的火力發電搭配碳捕獲利用與封存、約1成的氫能,加上少許抽蓄水力。「要達到(氫能)目標是可能的,也是可行的,但是中間有很多挑戰。」萬皓鵬認為,目前有三分之二的技術仍在研發中,過程有風險。

氫的供給來源是首要挑戰。工研院估算,2050年台灣氫氣75%須從國外進口,其餘才是自產。萬皓鵬解釋,台灣的再生能源發電量難以完全滿足製氫需求,因此須從國外進口;現在必須開始掌握國際可能供應來源,洽談氫氣購售的可能性,也要開始評估與規畫氫氣接收站的建置。

第二個挑戰是綠氫的成本目前仍太高,需更多研發與示範驗證,讓產氫效率變高。「現在商業成熟的(製氫的)電解效率約60%,未來希望達到80%。」萬皓鵬指出,許多國家開始設立氫谷(​​hydrogen valley),就是在特定區域內進行氫的技術驗證和應用示範。

工研院也建議,在氫氣成本高、技術待驗證的階段,台灣先推動「混燒」方式,2040年之前逐步將氫(或氨等氫的載體)導入現有的天然氣渦輪機組混燒,藉此減碳並驗證技術可行性;2040年後,配合火力機組退役,開始擴大導入專燒氫或氨的機組。

不過,混燒並非一蹴可幾,這也帶出第三個挑戰。萬皓鵬指出,台灣既有發電機組都由國際大廠建置,技術掌握在他國,必須確保原廠已進行混燒測試;同時,台灣自身也要提升混燒機組的運維技術,培育相關人才。

工研院藍圖

藍氫還是綠氫?各有瓶頸

氫氣沒有顏色,但是人們通常根據製氫過程的排碳量,把氫分成灰氫、藍氫與綠氫。灰氫是從化石燃料(尤其天然氣)製造的氫,過程排放二氧化碳;藍氫則是將灰氫製程產生的碳,利用碳捕獲利用與封存消除碳排。至於綠氫,是指利用再生能源進行「水電解」產生的氫,過程不排碳。

萬皓鵬指出,灰氫製程已非常成熟,主要來自天然氣重組,且大多用於石化業精煉過程,「台灣目前的氫氣幾乎全是灰氫。」藍氫的製造過程如同灰氫,因此技術成熟,最大瓶頸在於碳捕獲利用與封存技術的發展,目前成本高、封存場址待開發,預計2040年才有大規模封存場址。

不產生碳排的綠氫,當前則受限於再生能源的供應量與成本,也是預計2040年再生能源成本才大幅下降。長期而言,綠氫的優勢是能協助解決再生能源的間歇性,在發電量大、用電需求小的時段,將多餘的綠電用來製氫,既可儲存能源,也可調節電網。

藍氫與綠氫各有支持者,萬皓鵬表示,「業者各自努力發展,都是樂觀其成。」不過工研院估算,未來再生能源占比提高,2050年將超過60%,屆時更需藉由綠氫調節,因此建議綠氫與藍氫為七比三。

氫能_風機

(接續下篇:【專訪】逾30國發布「氫能策略」 工研院萬皓鵬:台灣有五大機會

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