氫能發展—台灣的挑戰與機會

張國鑫
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美國總統拜登與能源部長格蘭霍姆10月13日在費城港宣布,已選定七個可享美國政府補助的氫能投資案,包括亞馬遜(Amazon)和埃克森美孚( Exxon Mobil)參與的氫能計畫,將可分享總金額70億美元的聯邦補助。

當今美國幾無氫氣產能,根據能源部的報告,到2030年時的氫氣產量可增加到1,000萬公噸。氫要推廣使用最大的障礙是太貴,如今拜登政府重押氫能,支持跨州設立幾個中心,形成廣大網絡,連結氫氣製造商與消費者。且美國政府也已經開始努力降低成本,寄望到2030年,可將成本壓低80%至每公斤1美元。

只是,氫做為乾淨燃料的爭議在於,製造氫需要使用大量能源,但如果生產過程使用的電力來源是燃煤或天然氣,那產生的碳足跡反而更多。

發展氫能已是國際趨勢

人類推動工業來發展經濟、改善生活,工業化的極致加速科技發展,讓生活更加便利、效率提高,然而伴隨的是破壞生態、環境污染、因地球暖化而造成的氣候變遷。這幾年加劇的氣候異常已讓減緩地球暖化刻不容緩,因此人類全力發展再生能源及電動車來減少化石燃料的使用,以科技發展的成果來解決因過度工業化造成的氣候變遷。氫能因能量密度高、燃燒不會排放二氧化碳且廣泛存在於自然界,被國際公認為達到淨零碳排的重要潔淨能源,很多國家不但全力發展並已公布完整的發展策略,這是台灣無法忽視的國際趨勢!

圖片來源:達志影像/美聯社

氫很輕,一般存在於水和碳水化合物裡,目前氫氣已廣泛應用於化工廠、鋼鐵業、半導體製程及其他工業用途,而這些應用所用的氫氣主要是由技術成熟的天然氣重組(SMR)產生,這種產氫的方法會排放二氧化碳,是所謂的灰氫。如果將水電解來產生氫氣,則伴隨排放的是氧氣,電解水所用的電如果是再生能源,這種產生的氫氣叫綠氫。

以氫為燃料的燃料電池比化學電池輕,若用於交通工具(車、船、無人機…),充電速度比化學電池快也跑得比較遠。氫若用於發電或為工業製程產生熱源,因其燃燒不會排放二氧化碳,可以大量降低碳排,如果使用的是綠氫,則從產氫的源頭和用氫的過程都不會排放二氧化碳,可以實質達到淨零碳排,這也氫能被公認為達到淨零碳排的重要潔淨能源的原因。

目前產綠氫的成本是產灰氫的2-3倍,但只要有經濟規模,降低成本只是時間的問題,如果利用過剩的再生能源產綠氫,不但經濟又兼具儲能效果。台灣已訂定到2050年要有9-12%的發電來自氫能,氫氣的來源應有規劃並滾動檢討。可預見的是再生能源裂解水產氫是未來的主流,台灣應該即早小規模佈署,學習經驗並為未來大量發展綠氫做準備。

發展氫能基礎設施很重要

發展氫能基礎設施很重要,台灣應通盤規劃發展氫能所需要的基礎建設;包括需要的再生能源、氫產出後如何輸送、是否有足夠的水資源、氫的儲存方法與使用的空間等等。規劃基礎設施時也應該評估是否能有效利用既有的設施(如原用於油、電),並考量設施未來的展延性及與其他使用者(如發電業)的通用性。

發展氫能之初可以架構氫能聚落(hydrogen clusters),如日韓建立氫能發展示範園區/城市,除了可以提高效率、也可從小範圍學習經驗。發展氫能時必須審慎評估其對水資源和海洋生態系統可能造成的影響,並降低其衝擊到其他產業用水。發展氫能有助於電網的穩定性,若基礎設施共用得宜,亦有助於區域用水。發展氫能是要達到淨零碳排,架構基礎設施必須兼顧地球的永續經營。

氫能發展要有相關法規配合

對於一個新興的產業,法規配套非常重要,政府應該盤點現有的法規制度,確保可以支持氫能產業發展。安全對氫能產業的普及性非常重要,政府除了應該訂定氫能安全策略外,也要把這些安全策略的精神落實到現有法規的修改與增訂。地方政府必須執行一些氫能安全的相關工作,中央政府應該協助地方政府做好氫安全相關規定。在政策推行上,政府應該以宣傳和教育方式加強社會大眾對氫物理特性的瞭解,以便能正確、安全的使用氫能。產業界投入新興產業風險比較高,政府可以承擔發展氫能的部分風險來鼓勵產業界投入氫能發展。

雖然政府在氫能發展的策略還不是很明顯,但台灣廠商已經幫忙世界氫能大廠生產一些氫能的零組件。政府除了應該幫忙這些廠商繼續維持生產製造優勢外,也應該盤點國內研發量能、製造生產能力,決定關鍵技術的發展策略,並輔導現有廠商投入關鍵零組件研發。對於既有的氫能相關產業鏈(包括灰氫、合成燃料及氫衍生物)進行整合和轉型,提高產值並創造就業機會。很多國家在推動氫能上已經走在台灣前面,台灣可以和這些國家加強交流,並積極參與國際氫能研討會,以他國發展氫能累積的經驗和基礎來加速本身氫能發展,並為自己在氫能產業找到立足點。

政府在氫能基礎建設和配套法規應該訂定時程,並按照發展情況滾動檢討。

美國2009年歐巴馬擔任總統時,利用「American Recovery and Reinvestment Act」中的34億美元推動智慧電網發展,一開始政府單位帶頭邀集產業界、研究單位、學界舉辦智慧電網相關研討會,給產業界提供商機,啟發學界、研究單位的研究方向,政府同時制定鼓勵產業投入智慧電網產業的政策,讓民間有誘因投入智慧電網關鍵產業發展,最後不但推動了智慧電網發展,也帶動了美國經濟!這是政府以國家資源推動新興產業成功的很好例子,值得台灣發展氫能借鏡!台灣有生產製造的優勢及完整的生產鏈,政府如果政策得宜,台灣在氫能產業上還是可以站一席之地,並可以用推動氫能產業帶動經濟發展!

此文章與信傳媒同步刊登

作者為前星元電力股份有限公司董事長

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