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【世界電力新聞週報15】 氫能是達成淨零轉型的關鍵技術

714期

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文|企劃處

為了實現淨零排放,必須要在綠色低碳領域取得重大技術突破,這已形成全球共識,而這些顛覆性技術是要不來、買不來、討不來的,只能依靠自主創新。其中「氫能」被各國視為達成淨零排放最關鍵的一哩路。

日前,130多個國家和地區提出了溫室氣體淨零排放的目標,占全球碳排放總量的88%左右,而為了實現淨零排放,必須要在綠色低碳領域取得顛覆性的重大技術突破,但這些顛覆性技術只能依靠自主創新。

氫能是達成淨零轉型最關鍵的一哩路

氫能是一種來源豐富、綠色低碳、應用廣泛的二次能源,因此已經被各國視為達成淨零排放最關鍵的一哩路。根據國際氫能委員會預測,到2050年,氫能發展將創造3,000萬個工作職缺,減少60億噸二氧化碳排放,創造2.5兆美元產值,在全球能源中所占比重有望達到百分之18。面對巨大的市場前景,氫能已經成為備受關注的新能源發展熱點。

氫能發展雖然前景光明,但仍存有變數,可從政策、技術經濟及溫室氣體三方面來看:

政策方面:雖然各國已經提出氫能的發展戰略,但是氫能的管理體系,包含氫氣生產、儲運、應用等環節的主管部門和相關管理章程、法規體系等,都尚未明確。而且沒有統一的、完善的、連貫的加氫站建設和營運審核政策以及具體流程。

技術經濟方面:使用電解水方法大規模製氫,可從降低電解過程的能源消耗,或是降低用電價格2種途徑降低成本。然而前者的技術難度大,尚未能有效降低成本;而後者利用再生能源電解設備的電價政策也尚未明確。另外,儲存運輸層面,液態氫儲運的技術複雜且高耗能;有機液體儲運則存在催化劑成本及效率難以兼容、裝置複雜等問題。固體儲運仍處於探索階段,離規模化運輸仍有一定距離。而建設加氫站,所需壓縮機、加氣機等核心設備和關鍵零組件的成本亦難降低。

溫室氣體排放方面:根據英國顧問機構的報告結論,要警惕氫氣洩漏有及排放引發之溫室效應,有關氫氣的溫室效應來自與其他氣體的相互作用,逃逸的氫氣所造成的溫室效應將是等量二氧化碳的11倍之多,所以要慎重因應。

各國發展氫能之政策走向

而在發展氫能的國家中,近期以美國、英國與日本較受矚目:美國方面著重「技術創新」,已經形成「製氫—運氫—儲氫—用氫」的全面技術能力。依據去(110)年2月發布的「氫能發展規劃」,提出未來10年及更長期的氫能研究和開發的總體戰略,並設定到2030年美國氫能發展的目標,其中包含以下三個方面:①設定氫能產業鏈中重點技術的發展指標,通過技術創新提高穩定性和效率,降低成本,加快商業化應用;②透過再生能源、化石燃料和核能的製氫技術,開發多種氫源;發展分配技術、儲存媒介及儲氫設施,滿足各種儲運需求;並進一步開發高性能燃料電池和合成燃料等,拓展氫能應用領域;③促進氫能標準的研究和制定。美國並且在今年2月宣布斥資逾90億美元投資綠氫計畫,目標是促進氫能的應用,幫助國內製造業減少碳排放。

而英國著重「以氫脫碳」,去(110)年8月,英國發布「國家氫能戰略」,提出到了2030年氫能將在化工、煉油、電力和重型運輸等能源密集產業,發揮脫碳的重要作用。在今(111)年4月7日頒布的「英國能源安全戰略」中,預計年底前擬定氫能商業模式及氫能標準,透過立法以及市場機制的建構,讓綠氫在價格上可以具備競爭力,目標希望2025年營運及興建中的綠氫產能可以達到1GW,最終希望2050年可以供應240至500 TWh的氫能。

日本方面則著重「氫能社會」,在2017年底,公布了「基本氫能戰略」,提出創造一個氫能社會的願景。該戰略的主要目的是降低氫能的燃料成本,建設加氫站,替代燃油汽車及燃氣、燃煤發電,發展家庭式熱電聯供系統。並在2020年底公布的「綠色成長戰略」中計畫2050年將氫與氨的發電佔比提高至約百分之10。

企業發展氫能的四大面向

最後,在企業發展氫能方面,根據氫能領域學者與專家調查研究成果,認為可從四個方面著手:

① 建立氫能產業戰略長效研究機制:氫能產業發展前景週期長,不確定因素較多,應從整體層面建立氫能產業戰略的長效研究機制。密切追蹤國際技術發展動態和相關政策法規,加強和相關單位的合作交流,因地制宜打造產業優勢。

② 建立研究平台,加強氫能相關技術研發:例如設立專項資金,申請開發國家級綠氫生產及多元化應用科技的重點項目,開拓多元化應用模式,為企業在大規模氫能利用領域奠定發展基礎。

③ 結合區域優勢,穩健布局推動示範型企業:聯合區域的氫能產業群,適時給予支援,開展再生能源製氫及以氫能為核心的多元互補的綜合能源服務產業。

④ 參與氫能標準的制訂、建立檢測評價體系:包含從設備選擇、性能檢測、控制策略、經濟效益分析等角度,結合國家技術標準,參與氫能領域標準的制訂與修訂、以及氫能產業檢測服務體系、產業關鍵材料等,來提高企業的技術水準。

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