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從臺灣綠能政策部署,看氫能如何實現淨零排放的最後一哩路

為響應國際政策,加入全球節能減碳的行列,臺灣在 2015 年通過《溫室氣體減量及管理法》,2022 年將其修正為《氣候變遷因應法》。同一年,國家發展委員會也協同環保署(現已改制環境部)、科技部(現已改制國科會)、經濟部、交通部及內政部公布「臺灣 2050 淨零排放路徑及策略總說明」,以「能源轉型」、「產業轉型」、「生活轉型」、「社會轉型」等四大轉型,及「科技研發」、「氣候法制」兩大治理基礎,輔以「12 項關鍵戰略」,要從產、官、學等面向,落實淨零轉型目標。

在臺灣部署綠能政策之際,氫能的重要性也隨之受到關注。根據「臺灣 2050 淨零排轉型策略」,明訂至 2050 年總電力占比 60~70% 再生能源,其中 9~12% 為氫能,加上使用搭配碳捕捉之火力發電為 20~27%,以達成整體電力供應去碳化。

「臺灣2050淨零排轉型策略」要從產、官、學等面向,實現綠色能源政策。

再生能源供電量不穩,氫能晉升儲能的關鍵選項 

隨著綠能政策的部署,再生能源於電力供應系統的占比將會逐漸增加,然而太陽能、風能等再生能源,其發電過程受地理環境、季節、氣候等因素影響,供電具有間歇性及不確定性,會在不同時刻會造成電力過剩或短缺。工業研究院綠能與環境研究所組長張文昇解釋,例如夜間用電需求量下降,但風力設備能持續發電,或是臺灣冬季風力強勁,風力發電量高於夏季時段,因此需要透過儲能來調節發電與用電不匹配問題。

國立中央大學機械工程學系教授曾重仁表示,若是使用鋰電池進行能量儲存,雖然具有快速反應、充放電來回效率高的特性,但大規模使用成本較高,且隨著儲存時間的增加,自然放電將導致能量損失加劇,因此更適合於短期能量儲存需求,在大規模或長時間之儲能,氫將是重要的選項。

張文昇組長補充,氫能具有儲存密度高占地面積小、且長時間儲存損耗少等優點,適合作為長時間再生能源儲能選項;過剩的再生能源將可透過電解水產出潔淨氫氣,除了可於電網缺電時,透過氫能發電設備提供電力使用外,也可儲運輸送提供予工業原料、燃料以及交通載具等多元應用,因此氫能有助提升風力發電利用率,並延伸至其他領域以達成減碳目的。

經濟部能源署組長陳崇憲形容,就好比自來水透過水管供應,讓我們在家中打開水龍頭就能使用,但若是自來水供應量不穩定,水量會忽大忽小,甚至斷斷續續的,造成使用上的不便,這就是當前太陽能、風能所遇到的問題。而氫能就像是家中的水塔,能將沒有使用的水先儲存起來,等到需要時,打開水龍頭就能流出穩定的水量。

此外,理想狀態下,氫氣作為替代能源的過程,不會產生溫室氣體與其他污染物質,燃燒後的產物只有水,沒有二氧化碳的排放,被視為實現淨零排放的最後一哩路。國際能源總署(The International Energy Agency, IEA)也指出,氫能是最有機會實現巴黎協議的替代能源,將全球氣溫升幅控制在 2℃ 內。

 

臺灣氫能從大型工業著手,但淨零12項關鍵戰略缺乏目標數據

根據「淨零12項關鍵戰略行動計劃」,臺灣對於氫能的推動將分為短、中長期等階段進行,並從氫能應用、氫氣供給、基礎設施這3個面向著手。短期推動工作(2023 年至 2030 年),在氫能應用上包含發電端導入混燒發電技術(2030 年完成 5% 混燒示範)、鋼鐵製程必須開發氫能煉鐵技術、工業製程以低碳化優先、建立氫能載具運輸示範驗證;在氫氣供應上包含產氫評估及技術開發、國際氫供應鏈資訊交流及技術合作、氫氣進口評估及前期示範、液氫卸收設備與儲槽以及管線安全可行性評估、建立氫氣計量與校正研究檢測;在基礎設施方面包含建立氫氣輸配基礎設施、建立氫氣之高壓輸送與儲存基礎技術及設施、完善國內氫氣液化等輸儲基礎設施。

中長期推動工作(2031 年至 2050 年),在氫能應用上包含發電端擴大導入混/專燒發電(氫能發電 2050 年達 9 至 12%)、工業製程必須建立工業氫能技術、鋼鐵製程要導入氫能鋼鐵冶煉技術、完備國內氫能載具運輸安全法規及檢測能量;氫氣供應上包含與國際氫主要輸出國建立氫氣供應鏈、建立國內自產氫能力以及本土化關鍵技術,以達到穩定長期氫氣供應;基礎設施方面包含建立大型氫輸儲基礎設施、發展加氫站營用商業模式、擴大氫氣供應網絡。

陳崇憲組長指出,各國會依照自己的天然條件、技術資源,選擇從不同的角度投入氫能產業,臺灣現階段會先以氫能發電的應用為主,建立一些集中示範區,原因在於其基礎設施相對簡單,未來等法規和相關配套更成熟後,再追求更具經濟效益的技術跟設備。特別是在推動氫能初期,可能會提高產業界的製造成本,這時候就需要公部門的獎勵措施,等產業界達到一定規模後,再採取自由市場、商業模式運行。

至於交通載具的基礎設施要花比較多時間跟配套去建立,加上臺灣缺乏汽車工業的優勢,因此會先從相對單純的大眾運輸著手。臺灣首輛國產氫能巴士的雛形在 2023 年亮相,台灣中油、聯華林德等業者也有意引進第一座加氫站,未來若能將供給與輸送系統建立起來,才能進行更複雜的規劃。

不過,台灣經濟研究院副所長林若蓁認為,相較於先進國家制定的氫能相關法規,臺灣的「淨零 12 項關鍵戰略行動計劃」較缺乏具體目標數據,例如哪一年要自產多少氫能、要蓋出幾座加氫站、達到幾臺氫能車、產氫量要有多少,政策架構方向應進一步評估訂定明確目標數字。此外,她也建議,將補助措施擴大到民生消費上,例如經濟部能源署於 2023 年推出「住宅家電汰舊換新節能補助」,藉由提供補助金,鼓勵民眾更換成節能家電,以及日本推動多年的 Ene-Farm 計畫,在推廣氫能政策時也能運用相關舉措,實際補助用戶端及民眾設備購置費用。

 

臺灣首輛國產氫能巴士在2023年亮相,第一座加氫站也有望在這幾年完成。

臺灣產氫技術步伐慢,工業餘氫發電可先做示範驗證

至於在氫能來源與供給上,曾重仁教授指出,臺灣在水電解和燃料電池電堆的生產,目前是落後國際主流廠商的,不過近期工研院已技轉成立具電堆生產線的氫豐綠能公司,而中興電工等廠商的長期發展,也具有一定的電堆生產技術。基於臺灣的產業特性,是可以嘗試與國際合作引入國外電堆生產線,再逐步發展全國產的電堆。

工研院綠能與環境研究所副所長萬皓鵬則表示,臺灣氫能發展以減碳為主要目標,主要領域以替代技術少、轉化難度高(難以用電力減排)的領域及應用優先。萬皓鵬副所長認為,工業餘氫發電屬於循環經濟的一種,由於國內初期缺乏大量氫氣來源,工業餘氫除了可以幫助企業減碳外,也有助於企業在國內氫氣來源不足情況下,建立示範驗證系統。

由於 2030 年前液氫供應鏈尚未商業化,國際氫能供應鏈趨勢將以低碳氨為主要型式。萬皓鵬副所長指出,建議短中期臺灣可借重既有氨港口及基礎設施擴建,針對可直接使用低碳氨的應用領域進行減碳示範及擴大應用,如氨發電、低碳肥料、低碳船舶燃料供應等,同時發展氨裂解產氫技術以利國內建構氫供應鏈。長期朝液氫接收站評估及建置為主要目標,接軌國際主要出口國。

萬皓鵬副所長補充,為加強本土產業國際競爭力,建議臺灣未來在洽談進口國際氫或氫載體時,可參考日本做法,優先支持國內企業參與的供應鏈專案(具管理或技術角色),達到穩定氫供應來源以及扶植國內廠商的雙重目的。

資料來源:科技魅影

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