專欄
德國更新氫能策略,邁向氫能大未來!
德國將氫能擴大應用到一般民眾的生活中,氫能熱水器問世,未來氫氣也可以透過管線輸送到家戶中。不管是用在民生、交通或工業上,都得用再生能源製氫,才能真正降低排碳。這麼大量的綠氫從哪裡來?德國的國家氫能戰略,如何將氫能大未來化為具體的執行計畫? 氫氣取代天然氣!德國推氫能熱水器 德國人家家戶戶都有鍋爐,利用天然氣加熱、提供房屋暖氣或是燒熱水,現在他們要用氫氣取代天然氣。 氫能熱水器的外觀,就像台灣的熱水器一樣,氫氣是從下方管線輸入,而且完全由氫氣運作。(圖/獨立特派員) 德國萊因集團能源設備測試中心經理Mario Reimbold說:「一旦氫進入裝置,它將與周圍的空氣混合。就像天然氣一樣,它將以一定的比例混合,然後在燃燒室中被點燃,產生火焰。」而一般熱水器燒天然氣,會產生二氧化碳跟水,但氫氣燃燒後,就只會產生水。 但氫能熱水器要真實進入家庭,得透過管線,把氫氣送進家家戶戶。Mario Reimbold表示,目前德國正在不同的城鎮試驗,將現有天然氣網路中混合20%氫氣,效果非常好。 如果混合氫氣超過20%,現有天然氣管就必須更新,歐盟已經制定歐洲氫骨幹計畫,長達28000公里的氫能管線將遍布歐洲,德國國內也盤點了通往用戶的天然氣管。 德國聯邦外貿與投資署氫能專家Raphael Goldstein說:「60%的基礎設施已經存在,因為我們將對天然氣管道進行翻新,其中的一大部分,將轉換成氫管道。」 家家戶戶如果都要裝氫能熱水器,如何確保裝置的可靠性,要第三方機關來把關。德國萊因集團氫能中心負責人Thomas Fuhrmann說:「我們的公司與產業、政府、國際組織一起合作,共同制定非常明確的規則,如果這些規則被遵守,氫氣的安全使用就可以得到保證。」 德國能源轉型之路氫氣從哪來? 埃瓦爾德廢棄的煤礦場旁,豎起大大的風機,礦業城鎮黑爾滕,正要轉型成氫能之城。德國萊因集團氫能中心工作人員Steffen Laubrock說:「我們從黑爾滕用戶中心外面的風機,獲得再生能源,最終將其轉換為氫氣。」 戶外風力發電產生電能,在電解槽中,將水分解成氫,是已經很成熟的鹼性電解技術。(圖/獨立特派員) 在過濾系統淨化過後的純氫,經過壓縮就可以儲存在大型的儲氫槽中,用來供應一旁的加氫站。除了這種成熟的鹼性電解技術,德國製氫也有使用PEM質子交換膜電解技術,還有另一種研發中、成本更低的製氫科技AEM。 德國北萊茵西伐利亞邦北部的一片公園裡有個白色貨櫃屋,這裡有全世界第一台兆瓦級的AEM陰離子交換膜電解槽。德國Enapter公司CTO Jan-Justus Schmidt表示,PEM製氫技術需要使用大量稀缺且昂貴的材料,使用AEM技術則可以使用非常常見的材料來製作電解機組堆疊,將水分解為氫氣和氧氣。 超過四百個鞋盒大小的電解模組堆在一起,一天可以生產450公斤高純度氫氣。(圖/獨立特派員) 這個貨櫃生產的氫氣,透過管線供給這家公司在三公里外的園區發電,加上太陽能,研發基地的能源完全可以自給自足。這個生物能源園區其實是當地政府與市民合資蓋的,15年來發的電,已經超過當地民眾用的4倍。透過賣綠電,市民一年可以拿回6%的回饋金,也創造就業機會,甚至還讓鄰近的明斯特大學進駐,研究結合氫氣與生物氣體,讓生物氣體生產更有效率。 氫能發展刻不容緩德國更新國家氫能戰略 如何克服民眾對氫能安全的擔憂?德國薩爾貝克市氣候保護部長Martin Sammler說:「關鍵在於讓人們透過正確管道獲得資訊,讓他們提出問題,透過溝通降低人們的擔憂。」 德國2020年制定國家氫能戰略,俄烏戰爭後,天然氣出現缺口,更凸顯氫能轉型的重要性。因此在2023年再次更新內容,將2030年的氫氣需求量提升為130太瓦時,除了國內產氫量必須提升一倍,50-70%還是得從國外進口。 不過,在其他國家投資再生能源製氫,再輸送到德國,也引來新能源會不會成為新殖民主義的批評,海外產氫計畫能不能創造雙贏,還得等待時間驗證。當綠氫可以大量進口,專家也計算出到了2030年,德國綠色氫氣價格可望降低到趨近於藍氫、甚至是灰氫,每公斤大約2-5歐元,就算市場還是無法負擔,也有補貼機制。 德國透過務實的計畫,將氫氣用量、進口、運輸及產業應用,化為執行策略。而台灣政府也有氫能規劃草案,預計2050年9-12%的發電量將採用氫能發電,到時候台灣用的氫,只有一成是自產,九成必須仰賴進口。但自產氫的再生能源從哪來?又要從哪裡進口?還有進口後如何轉換,都必須及早規劃。 (※林珍汝 賴振元/採訪報導)
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各國搶氫!韓國如何占有一席之地?
全世界超過30國發布氫能策略,各國也以政府角色來支持氫能發展,歐、美、日、韓、中、澳,都相當積極,其中,韓國的氫能發展,可以說是後來居上。 韓國蔚山是一座氫能示範城市,城市具備完整產業鏈。而年底即將啟用的氫能住宅,將以氫燃料電池發電,並提供社區暖氣與熱水。 氫能潛在商機大 直擊韓國示範城市–蔚山 氫能,不只淨零排放,也是一大商機,全球有超過30國發布氫能策略。高盛預估,2030年全球潛在商機約7.5兆台幣,2050年更是上看30兆。在全世界的氫能版圖中,不能忽視,後來居上的韓國。蔚山是韓國著名的工業城市,也是現代集團的所在地。歷經工業發展、核電廠爭議,蔚山現在有一個新的身分–氫能示範城市。 蔚山都市公社產業物流組組長宋敏永坦言,從大框架來看,有制度上的整備,還有法規等,為氫能產業打好基礎,政府在這方面扮演了重大角色。氫能目前仍屬於產業用途,還未達民間企業正式投資就能創造收益的結構。 2019年國土交通部招募氫能示範都市,隔年立氫能專法,2021年正式動工。短短3年的時間,氫能城市已見雛型。 宋敏永表示,蔚山基本上是以提煉石化而發展起來的,這過程中,從以前開始就產生很多的餘氫,很多工作領域都有在運用餘氫,有很多基礎設施,所以蔚山從很久前開始出現很多氫能相關事業,目前也都在好好推動。 蔚山工業城,具備發展氫能的先天條件。(圖/獨立特派員) 韓國氫能車銷售一馬當先 交通工具如何結合氫能? 韓國有超過230座加氫站,雖然數量還有待普及,不過這個數字,已經和整個歐洲差不多。根據車輛中心資料,去年全球氫能小客車的銷售數量,韓國占比超過六成,居世界領先地位,和第二名的美國存在相當大的差異。 在氫能的運輸發展中,大型載具,更適合以氫能作為動力來源。空中巴士成立氫能研發中心,預計2035年零碳排的客機就能商轉。 能源公司總經理陳致源分析,火車、輪船、飛機這些非常重型、耗電量或者耗能非常大的產業。暫時還沒有辦法用鋰電池替代,因為它要有足夠的能量的話,鋰電池的重量可能現在還沒有辦法能夠做到這麼的輕。 由法國公司打造的氫能火車,2022年在德國正式發車。 阿爾斯通公司總裁拉發吉認為,氫能完全改變我們看待火車,尤其是它將打開並鋪設一條路徑,讓柴油列車得以轉型成氫能列車。 加氫的時間,要比加油的時間長一點。(圖/獨立特派員) 三人團隊規劃氫能示範城 他們曾面臨哪些挑戰? 氫能住宅,是蔚山氫能示範城市的另一個亮點。 蔚山都市公社產業物流組組長宋敏永說明,地區暖房公社也在發掘新的事業,住宅需要供熱,就在最近處,透過發展使用氫能燃料電池發電站等清潔能源,減少熱耗損,輸送有效率,又有經濟效益,只要設置小小的燃料電池發電站,就能快速供應。 蔚山這裡的公共住宅,有4棟437戶,試行氫能發電與供應住宅的暖氣與熱水系統,預計今年底開始供應。如果成效好,將會擴大試行。氫燃料電池在發電的過程,會產生熱,剛好做為住宅的暖氣與熱水使用,這裡的水溫,可以高達攝氏75度。 韓國綜合技術公司電廠新成長部李邦周解釋,這個燃料電池站,生產出來的熱能,保管在這個儲存槽中,送往那個公寓,扮演供應溫水與熱水的角色。 很難想像,2021年開始動工的蔚山氫能示範城市,只由三名都市公社人員所規劃完成。 蔚山都市公社產業物流組組長宋敏永:「團隊本來只有3人,所以最初開始時,還在想說辦得到嗎?」並坦言,也沒地方可問,一開始做事滿困難的。做到現在,其他都市都把蔚山當作基準來取經。他認為作為替代能源,氫能產業會高度成長至世界各地,南韓政府補足相關源頭技術和制度,力圖在世界氫能相關領域中,成為最強的國家。 韓國政府不只大力補助氫能產業,並給予等同半導體的賦稅優惠。可以預見,全球競逐氫能的過程中,韓國將會占有一席之地。 (※婁雅君 鄭仲宏/採訪報導)