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【觀點】除了發電,氫能還可以用在哪?蓋加氫站該注意什麼?一文搞懂氫能

2023年12月在杜拜舉行的COP28「第28屆聯合國氣候變遷大會」,近200個國家達成決議:推動能源系統轉型以擺脫 (transitioning away) 化石燃料。這是氣候峰會首次在決議中點名化石燃料是地球暖化的主因。普遍認為,COP28決議傳遞出,遠離化石燃料乃勢在必行。

不論是否身為《巴黎協定》締約國,減碳已為全球趨勢,碳排受到各式國際組織、雙邊/多邊貿易協定所規範,皆迫使台灣必須正視淨零進程。不論是消極面的碳稅徵收,積極地提升能源效益,減碳皆是利多途徑。

氫能因其本質的特殊性,在實踐淨零碳排的任務中被視為新星,可為多樣化的減碳項目貢獻良多。氫是一種乾淨的能源載體,氫能是能夠大規模儲存、運輸和分送能源的技術,還可以作為生產氨和肥料的基礎物質,最特別的是,最終可望能取代化石燃料,包含汽油、天然氣、燃煤,都是空污與碳排的原凶。

然而,相較於台灣太陽能、風電的建置規模、討論熱度,國人對氫能的認識正在建立中,例如氫能安全、導入建置等引發關注,正確釐清有助氫能推廣,刺激需求。

氫能做什麼?工業用氫氣、氫能怎麼區別?

從氫所處的價值鏈階段差別,特別是終端應用的不同,可將氫區分為工業用氫氣與氫能。氫氣,如同氧、氮、氬等工業用氣體,從生產、純化、液化、儲存、供應、應用(如下圖),已建構完整的產業價值鏈,在台發展數十年,大型工業氣體業者可穩定且大量地供給半導體、金屬石化、食品加工等產業。不論相關安全法規、檢測、措施等,包含採用的儲罐、槽車、鋼瓶、管道等基礎設備,皆行之有年,相當成熟。

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氫氣價值鏈 圖/ 聯華林德提供

近年來,利用氫的特質作為燃料,燃燒時產水不排放二氧化碳的優勢,應用於交通運輸、發電等相對新穎的解決方案,稱此類能源運用為「氫能」。由於許多新興應用,特別是氫能移動相關的加氫站、氫能車等,台灣處於首開先例,亟需政策指導、法規依循、管理辦法、檢測能量等機制。所幸,氫能應用所涉及的前端生產到供應等環節,不少與累積多年的氫氣價值鏈重疊,可作為延伸利基。特別在氫能安全的執行推動上,工業級高標準可從產業界的認知,拓展到一般大眾的意識。

氫能安全嗎?想要節能減碳,安全機制該注意什麼?

與其他燃料、易燃氣體如汽油、天然氣相比,氫並不會特別可怕,儘管因氫氣的特質及終端應用而有不同的挑戰,經縝密執行一樣可以有效管理。為了安全地處理氫氣,了解其特性和必要的安全考量至關重要,依此制定安全措施。

例如,氫氣是所有氣體中最輕的,一旦洩氣會立即竄升,在天花板等高處積聚,而且它無色無味且易燃,所以氫氣洩漏的偵測至關重要。一般氫的關鍵安全考量範疇 :

◼︎消除危險或制定緩解措施
◼︎確保系統完整性
◼︎提供適當通風以防止氣體積聚
◼︎管理排放
◼︎檢測和隔離洩漏
◼︎人員培訓

當導入氫能系統,如建置加氫站時,需進行個別風險評估,定義安全指標,根據法規等監管要求,以及自身情況,量化風險並將風險降到可接受的水平。

台灣正在加速建構氫能相關的法規政策。經濟部2023年11月公布「加氫站銷售氫燃料經營許可辦法」;據了解,交通部則被賦予「運具電動化及無碳化」任務,正在研擬「氫燃料電池大客車試辦運行計畫(草案)」,推動氫能公車試辦。

「加氫站銷售氫燃料經營許可辦法」對加氫站的用地、設施間的安全距離,加氫站的檢核機制、主管員工訓練等皆有規範。此外,不同於工業氫氣應用,氫能移動會與一般消費大眾有所接觸,因此加氫站、氫能車所使用的氫燃料,以及加氫站建置等規範依循國家標準,與國際接軌,將有助取信於民,作為大眾溝通的起點。

我們樂見主管機關等相關單位在制定政策、原則辦法時,持續爭取各方意見,力求集合產業專業,在穩當的安全治理下邁向氫經濟。

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圖/ 聯華林德提供

各國氫能規劃大不同!「氫」應用多元,還能怎麼運用?

比較IEA國際能源總署與台灣的「2050年淨零排放氫能規劃」,IEA全球氫能的規劃使用量:交通運輸佔比最大,其次是工業與電力,其中氫能發電僅約2% 。如此權重明顯與台灣規劃氫能發電9%-12% 差異很大。依國發會規劃,2050年台灣氫氣使用量比重為:電力(逾六成,高達380萬噸)、工業(30%)、交通運輸(5%)。當然各國狀況不一,難一體適用。

台灣淨零排放規劃.JPG
圖/ 聯華林德提供

我們想強調的是,利用氫的特質,可有多元應用來降低碳排,進而取代化石燃料,電力替代是其一而非全部。 氫氣生產後經儲存、運輸、燃燒後產生能量,它可以與風力、太陽能、具間歇性發電特質的再生能源搭配,特別在再生能源走向產量增加但間歇性加劇,額外電力可用來生產零碳排的綠氫,如此也可減少光電風力的儲能壓力,提升輸電平滑,所產生的綠氫不僅可作長期電力儲存,也可用作大量運輸,為貨車、巴士提供燃料;為需要高溫的工業製程提供熱能,例如煉鋼、生產混凝土等;還有民生家用的供暖、熱水、烹煮等(取代瓦斯/電氣),氫能都可助一臂之力。

配合台灣產業現實,工業領域亟待配合國際趨勢,實施減碳措施,且強化能源使用效率,而政府支持低碳氫的生產與應用,多元的能源應用配置,可望加速淨零進程,擴大採用。

資料來源:數位時代

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