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氫能新時代,邁向未來能源主流


(圖片來源:Plug Power)


在近年的淨零碳排意識崛起之下,不排氮硫的氫氣一躍成為再生能源顯學。截至 2022 年 10 月底,全球已有 139 個國家宣示在 2050 年 (部分國家在 2060年 ),要達到溫室氣體淨零排放的目標,而在眾多取代化石燃料的技術中,氫能最受關注,亦可見國際企業正積極開發氫燃料電池,應用在交通載具上,例如汽車、飛機和列車等。



什麼是氫能?


氫 (Hydrogen) 是宇宙中含量最多的元素,無色、無味與無毒,而以氫氣當燃料的發電方式即為氫能。氫氣燃燒後的唯一產物是水,並不會產生氮、硫、碳等對人體和環境有害的汙染物。

氫氣不像石油或煤炭,並非主流能源,最好將其視為類似電的能量載體,以及像電池一樣的儲電方法。


氫能並非完全零排碳

雖然氫氣在燃燒或化學反應過程中,不會排放任何汙染物,但是根據其料源與製造方式不同,還是會間接產生二氧化碳,也就是說,並非所有氫能都是「零碳排」。所以在聯合國環境規畫署 (UNEP) 定義的再生能源中,除了太陽能、風力、地熱等外,並不包含氫能。而且氫氣若是洩漏到大氣當中,對於環境的破壞會比二氧化碳還大。



氫氣輸儲不易

然而氫氣易燃、易爆,空氣中的體積濃度介於 4.0% 至 75.6% 之間時,遇火源就會爆炸。同時,氫氣本身活躍性較高,容易和鋼材發生「氫脆」現象,導致儲運裝置材料力學性能下降、塑性下降,出現開裂或損傷的情況,即使是液態的形式,都需要龐大的儲存槽,若是氣體的形式那更是需要大上許多的儲存空間。



國際氫能發展規劃


從國際上來看,近幾年歐盟、德國、日本、美國、加拿大等發達經濟體都相繼頒布國家整體層面的 2050 年氫能源戰略和發展路線圖,將發展氫能產業提升到支撐國家能源、氣候、經濟、科技、安全的戰略高度,並加快部署和推進氫能產業發展,搶占氫能源發展的制高點。


澳洲

➢ 最早頒布《國家氫能策略》(2019年),提出 57 項具體行動建議,並將氫能列為國內五大優先低碳排技術之一

➢ 身為全球第二大煤炭出口國,氫能產製被視為分散經濟風險、吸引外資與拓展新出口市場的重要資源。


美國

➢ 全力發展一系列綠色氫能計畫,包含電解水產氫、氫氣生產與回收技術研發

➢ 2021 年通過《基礎建設法》,將在未來 5 年提供 80 億美元 (新台幣2460億) 的經費,打造氫能生產樞紐,邁向 2050 年淨零目標。


日本

➢ 法令明文規定,只要企業使用非環境永續方法製氫、氨,就會被排除在補助範圍之外

➢ 日本把研發重點放在遠程交通工具上,例如氫能源飛機和快鐵,並有了明確投入市場的目標


南韓

➢ 積極藉由法案和補助,協助產業進行氫氣、氨氣之生產設備與基礎設施建置,永續與經濟目標並重。

➢ 期望在 2050 年達成 3 分之 1 終端能源供給來自氫氣的目標,屆時氫能將佔據南韓最高的能源占比。



(圖片來源:Scharfsinn, Shutterstock.com)


交通載具氫能應用


日本豐田汽車 (TOYOTA)

➢ 2014 年發表第一代氫燃料電池汽車 Mirai

➢ 2020 年推出第二代,並在法國進行續航測試時創下 1003 公里的紀錄


日本現代汽車 (HYUNDAI)

➢ 2019 年底,開發出 Hyundai Nexo,創下單趟778公里的紀錄

➢ 2021 年 4 月,再創下單趟 888 公里的紀錄


英國石油公司 (British Petroleum)

➢ 與沃旭能源 (Ørsted) 合作,在德國投資氫能製造廠,利用北海風能,2024 年開始商轉


美國微軟 (Microsoft)

2020 年資料中心開始使用氫燃料電池供應


歐洲空中巴士 (Airbus)

➢ 2025 年前開始「ZEROe」計畫

➢ 2035 年推出三款氫燃料飛機


德國西門子 (SIEMENS)

➢ 投資1.2億歐元 (新台幣 39.78 億) 在風力氫能技術,與法國液空集團 (Air Liquide) 合作開發氫電解器

➢ 和德國聯邦鐵路公司發展氫動力燃料電池列車,2024 年試行


日本三菱 (Mitsubishi)

➢ 在歐洲投資建設氫氣製鋼設備,2021 年開始運作,估年產 25 萬噸鋼鐵

➢ 投資 2.5 億澳幣 (新台幣 51.5 億) 建造澳洲最大綠色電解槽

➢ 投資綠氫公司 H2U


日本農機製造公司久保田 (KUBOTA)

➢ 2022 年宣布,將於 2025 年率先推出以氫氣為燃料的燃料電池車 (FCV) 曳引機,將是世界首次商用化。



台灣氫能發展現況

近一年來氫能受到重視,特別是國發會去年 3 月提出「2050年淨零排放路徑圖」,12 項關鍵戰略即包括氫能;12 月再公布各戰略的行動計畫草案,預定 2025 年目標要達到 91MW (百萬瓦),2030 年達到 891MW。根據這項戰略,氫能應用方面,將導入混燒發電技術等;氫氣供應方面,則與國際氫供應鏈資訊交流和技術合作等;另外還計畫建立氫氣輸配基礎設施等。


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