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「得氫能者得天下」  氫能是淨零碳排的關鍵
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「得氫能者得天下」 氫能是淨零碳排的關鍵

2023-07-24 記者/孫文臨

「得氫能者得天下。」中油董事長李順欽一句話,點出了石化業者對於氫能的期待:隨著未來的燃油車愈來愈少,加油站會變成充電站、加氫站。其實不只中油,全球各國都對氫能發展相當重視。澳洲辦事處副代表莫博仁說:「氫能是一個革命性的能源。」

台灣永續能源研究基金會董事長簡又新指出,國發會提出的2050淨零碳排路徑,需要仰賴9%至12%的氫能來減碳,「那要比現在提高10倍以上,未來要進口多少氫能、如何使用氫能,現在就要開始思考與規劃。」

電解水就能生產,燃燒不會產生碳排的能源新星——氫能

工研院綠能與環境研究所副所長萬皓鵬說,要達到淨零碳排,氫能不可或缺。攝影/蔡宗儒

氫能會崛起,與再生能源的不穩定密不可分。

台電總經理王耀庭說,電力非常重視平衡穩定,過去是發電端配合用電端,要用多少電就發多少電,但隨著再生能源提高,發電端也會高高低低,再生能源像是「調皮的小朋友」,但隨著日照、風力的強度不同,再生能源發電量會變化,因此儲能非常重要。

目前儲能的方式是透過抽蓄水力機組或電池來貯存電力,前者需要蓋水庫,後者則是價格昂貴,且有使用年限,因此「氫能」被視為未來的儲能新星,貯存下來的氫能不僅能用來發電,還能作為鍋爐燃料和汽油,有機會完全取代化石燃料;更重要的是燃燒「氫」不會產生碳排放。

氫能與再生能源最大的不同,在於它可以被「貯存」,甚至被「還原」。電多出來時,可以用來生產氫能;電不夠了,氫能可以拿來發電,這是過去煤炭、天然氣、石油等化石燃料無法做到的事情。

工研院綠能與環境研究所副所長萬皓鵬說,要達到淨零碳排,氫能不可或缺。估計到2050年,台灣需要385萬噸的氫,推估我國自產的氫能只能滿足約25%、其餘75%則仰賴進口,他說,再生能源能取代電力,氫能則可以取代電力以外的化石燃料使用。

「技術比半導體更加困難」 氫能運送需要零下負253度

「氫能技術比半導體更困難。」經濟部工業局主任秘書周崇斌說,氫能是未來淨零碳排很重要的一環,台灣要發展氫能,絕對要跟國際合作。攝影/蔡宗儒

然而,要駕馭氫能並不容易。

萬皓鵬說,液化氫要貯存在攝氏負253度以下,運輸條件嚴苛,也有管線侵蝕的「氫脆」(hydrogen embrittlement)問題,因此未來若要廣泛使用氫能,港口、管線、儲槽、發電設備、加氫站、鍋爐等硬體設備都需要配合更新。

依據工研院的建議,未來台灣氫能應以分散區域使用為主,北部進口的氫能就直接用於天然氣發電廠混氫發電,南部則可以供給給石化、鋼鐵等工業使用;中部因有離岸風場,可將冬季東北季風產生的多餘電力轉換成綠氫使用。

「氫能技術比半導體更困難。」經濟部工業局主任秘書周崇斌說,氫能是未來淨零碳排很重要的一環,台灣要發展氫能,絕對要跟國際合作,目前經濟部持續與日本、澳洲取經,透過台電、中油、中鋼等國營企業的技術投資,「希望能讓氫能發展目標如期、甚至最好是能夠提前達標。」

氫能不分藍綠 氫能業者:綠氫比藍氫貴八倍,但碳排差不多

聯華林德氣體集團潔淨能源與氫能開發總監許正翰說,「同樣是藍氫,仍有高碳排跟低碳排的差異。」攝影/蔡宗儒

氫氣燃燒時不會產生碳排,但生產過程可能會。

氫能依照碳排由高到低,又可分為灰氫、藍氫、綠氫:以化石燃料生產稱為「灰氫」(gray hydrogen),若生產過程有進行碳捕捉(CCS)則可稱為「藍氫」(blue hydrogen),而用再生能源生產的氫氣則稱為綠氫(green hydrogen),另外以核電生產的氫氣稱為粉紅氫(pink hydrogen)。

聯華林德氣體集團潔淨能源與氫能開發總監許正翰說,由於目前台灣電力的碳排係數仍高,若以水電解方式生產氫氣,每公斤氫氣大約會產生30.9公斤的碳排放,但若將以天然氣蒸氣重組(SMR)的方式生產氫氣,每公斤大約只會產生9到10公斤的碳排,若再加上簡易的碳捕捉,就可以降到4.5公斤左右,「同樣是藍氫,仍有高碳排跟低碳排的差異。」

英國氫能與碳捕捉企業PACECCS創辦人馬修( Mattew Healey)認為,「不用藍氫、綠氫二擇一,這兩者可以相輔相成。」攝影/蔡宗儒

「初期的氫能發展不要太在意顏色,而是應該要先藍後綠,先求有氫能再求低碳。」英國氫能與碳捕捉企業PACECCS創辦人馬修( Mattew Healey)認為,無論綠氫或藍氫的碳排都比化石燃料更低,但目前再生能源稀缺,導致綠氫很貴,藍氫的生產則比較穩定,是短期內發展氫能最合適的方案,「不用藍氫、綠氫二擇一,這兩者可以相輔相成。」

馬修強調,不管藍氫或綠氫,許多業者只希望能趕快能夠使用氫能,隨著再生能源投資愈來愈高,綠氫就會漸漸取代藍氫,「先藍氫再綠氫、一步一步完成低碳轉型。」

許正翰也說,由於目前再生能源比較少,應該可以先發展藍氫為主,五到十年以後再生能源較充裕來再來發展綠氫。他說,需求面非常重要,無論是灰氫、藍氫、綠氫,如果沒有人要使用氫能,就不會有業者投入氫能生產。

氫能價格居高不下 需搭配碳費與政府補貼推動減碳

針對能源轉型、淨零碳排,中油近年也有投入碳捕捉封存的計畫。攝影/蔡宗儒

氫氣生產的技術已發展十多年,但氫能沒有普及成為主要能源,最大的原因是成本。價格高低是相對的,目前氫能缺乏市場競爭力,是因為比傳統化石燃料貴。

許正翰說,每立方公尺的氫氣約需要五度電,由於再生能源目前較昂貴,綠氫的生產成本大約要25元,而以天然氣生產的灰氫或藍氫大約只要4元,價格差了8倍。目前昂貴的綠氫較無經濟效益,要隨著未來再生能源增加,綠氫的成本才會逐漸下降。

萬皓鵬認為,隨著技術成長,氫能的產製成本應會逐年下降,歐美國家推估到2030年氫能價格可以從現在每立方公尺9美元,降到約2美元以下。加上未來碳費、碳關稅、碳交易等減碳措施逐步上路,會使化石燃料成本逐漸提升,因此氫能大約到2030年應該就會有市場競爭力。

不過,許正翰說,評估氫能價格,不能只看氫能的生產成本;在歐美或是澳洲等生產氫能的國家,氫能或許可以降到每公斤2美元以下,但台灣未來會有3/4的氫能是仰賴進口,「船運、儲槽、管線等過程都需要成本,企業不要對氫能未來的價格過度樂觀。」

依照國外經驗,發展氫能需要政府補貼,馬修說,美國政府給予租稅補貼,減少每噸碳排可以獲得85美元,讓昂貴的碳捕捉CCS有利可圖,產業更有意願投入藍氫事業。而BP澳洲外部合作經理喬瑟夫(Joseph Doleschal-Ridnell)也說,由於氫能初期建設投資成本很高,因此需要政府補貼,但隨著10年後市場擴大、成本下降,補貼就可以逐步退場。

曾是全球產煤大國 澳洲目標十年成為氫能強權

BP澳洲外部合作經理喬瑟夫(Joseph Doleschal-Ridnell)說,澳洲及國際市場對於氫能的需求都非常迫切,目前BP在澳洲已有多座氫能基地。攝影/蔡宗儒

BP是全球最大石油公司之一,近年也積極發展氫能事業。喬瑟夫說,澳洲及國際市場對於氫能的需求都非常迫切,目前BP在澳洲已有多座氫能基地,目前主要是生產灰氫,未來會結合CCS生產藍氫。

澳洲再生能源發展中心(AREH)是氫能基地之一,當地過去是礦業為主,因此適合發展CCS碳捕捉系統,鄰近港口可以出口氫能,同時還有26GW的光電與風電提供再生能源。目前規劃自2027年開始生產氫能,最快2029年就會開始出口,每年可產生160萬噸的氫氣與9萬噸的氨氣。

喬瑟夫表示:「預期現在很多用柴油、汽油作為燃料的鍋爐、內燃機,未來都會變成氫能作為主要燃料,無論是氫能或CCS我們都能服務整個亞洲的市場。」石油巨人沒有被淨零碳排淘汰,而是及早開始轉型,布局淨零碳排的市場藍海。

「氫能是一個具有革命性的能源。」澳洲辦事處副代表莫博仁(Brent Moore)說,燃燒氫能不會產生二氧化碳、可以取代汽油、天然氣、燃煤等化石燃料,推動淨零轉型與經濟發展,是對抗氣候變遷不可或缺的新能源,「澳洲從2019年公布氫能發展計畫,目前已有有33個計畫正在進行 ,投資規模達1227億澳幣。」

「澳洲希望能成為能源強國。」莫博仁說,過去澳洲是產煤大國,未來澳洲將成為氫能出口大國,協助各國去碳化,期待與台灣合作推動潔淨能源的未來。

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