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電電存三碗公!「氫能」真的是能源界安全感大師?
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電電存三碗公!「氫能」真的是能源界安全感大師?

2023-12-05 文/孫文臨、蘇彥誠、李昱萱 企畫/李昱萱 設計/伍泓銘

為了減碳,全球都在想辦法要減少化石燃料使用,投入大量資金研發再生能源,目前主要的再生能源,如:太陽光電、風力發電的「發電不穩定」是最大挑戰,因此「儲能」技術會是發展綠能的重要配套,而今天要聊的主角「氫能」開始受到矚目,正是因為可以儲存電力,當有多餘電力,可將電儲下,不夠時再還原來發電,且燃燒時不會產生二氧化碳,因此被視為是邁向淨零碳排、完全取代化石燃料的最後一哩路。

全球對氫能的投資累積已經超過5,000億美元,拜登近日更宣布要投入70億美元(約新台幣2300億元),補助加州、賓州、費城等七個氫能計畫。

「氫能」有這麼神奇嗎?它真的能帶我們挺過全人類的能源危機嗎?當然有人不這麼認為,特斯拉執行長馬斯克就非常不看好氫能,他甚至說氫能是最愚蠢的儲能方式。氫能到底是什麼?為何有人看好、有人看衰,各國如何看待氫能?讓願景工程氣候大使「阿願」帶你認識時下最夯的氫能。

氫能懶人包-1(1200*800)

身為化學元素表的頭號份子,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。

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隨著淨零碳排 成為全球趨勢,各國積極投入低碳新能源的研發。除了多數人熟知的風能、太陽能、地熱能、海洋能等,「氫能」也成為熱門議題,許多「氫能概念股」、「氫能產業」應運而生。

除了儲能,氫能在大型運具上也被外界寄予厚望,目前韓國的現代汽車(HYUDAI)與日本的豐田汽車(TOYOTA)都已投入氫燃料車的研發製造,氫能車不僅可以解決燃油車的碳排放、空氣汙染等問題,又不像電動車有充電時間長、行駛里程焦慮的問題。

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大家可能會想,明明已經有多種再生能源,氫能為什麼還會崛起呢?像是太陽能、風電等再生能源都有「間歇性」問題,沒有太陽、沒有風的時候就不發電,且電力不易貯存,目前主流的儲能技術如化學儲能電池或抽蓄水力的造價昂貴,也會受環境限制,因此可「貯存電力」甚至可「被還原」的氫能開始受到各界矚目。

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氫能是一種人造能源,它不像石油或煤炭可以開採,也不像風電、光電生生不息,而是需要人工生產。依據製氫方法的不同,生產過程的碳排也有差異,以製程幾乎沒有碳排的「綠氫」來說,必須以水為原料,透過風電、光電等再生能源電解成氫氣與氧氣,所以氫能其實是一種儲能方式。

氫能懶人包-5

談到氫能的生產方式,就要談到氫能的「顏色」。氫氣本身是透明氣體,之所以把氫分成這麼多顏色,是因為氫的生產方式多元,來源不同、成本不同,過程產生的汙染排放也不相同,目前大致分為:綠氫、灰氫、藍氫、褐氫、粉紅氫。

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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」,若生產過程有進行碳捕捉(CCS)則可稱為「藍氫」,而用再生能源生產的氫氣則稱為綠氫,另外以核電生產的氫氣稱為粉紅氫。

應用現況

以碳排放而言,綠氫與粉紅氫最低,灰氫與褐氫最高,藍氫的碳排放則受碳捕捉技術影響。然而,水電解的成本較高、產氫效率低,在經濟考量下,目前全球95%以上氫氣來源都是以煤炭、天然氣或石油等化石燃料生產,只有約4%是來自水電解。

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即便氫能已被許多國家納入淨零轉型的能源戰略,但也有人相當看衰氫能,特斯拉執行長馬斯克(Elon Musk)就大力批評氫能,他指出目前的氫大部分屬於灰氫,並不環保,而製綠氫的電解效率差、氫能儲存困難也十分困難,以下就來看看氫能普遍被外界認為的兩大挑戰。

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氫能發展挑戰 ➊:氫能的貯存、運輸不易,像是液化氫就要貯存在攝氏負253度以下才不會氣化,這種極低溫也造成高耗能。

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氫能發展挑戰 ➋:氫能運輸條件嚴苛,也有管線侵蝕的「氫脆」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。

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回顧一下上方的氫能家族成員,最乾淨的綠氫、藍氫仍需要搭配再生能源及碳捕捉技術,才能實際發揮減碳效果,各國目前對氫能挹注龐大資金,抱持著「積極研發」、「審慎樂觀」的態度積極布局,無不期盼氫能可以成為淨零碳排的解方!

完整內容全收錄於【前進COP28|淨零行動 ∙ 全球與共】報導專區

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