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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為達成2050年淨零排放目標,氫能將為可能解方?
氫氣,被視為終極的潔淨能源,是達成碳中和以及淨零排放的重要選項。2023年,台灣的氫能元年,在經濟部頒布的氫能關鍵戰略行動計畫中,氫能的應用從今年開始。台灣在氫能的布局上,如何跟上各國的腳步,無法單靠產業之力,需要政策的支持並與國際合作,才能邁向淨零之路。 氫氣有何優勢? 台灣首部氫能巴士原型車亮相 經濟部頒布的氫能關鍵戰略行動計畫中,氫能載具運輸的示範驗證,從2023年啟動。台灣第一輛氫能巴士原型車,今年五月正式亮相,業者看好未來的發展前景。 新能源公司董事長鄭英豪認為,電動載具、大型載具有一些問題存在,它不是不好,而是有它的天花板。比如說它的重量太重,電池占的空間太大。第二,續航力不足,相較之下,加一次氫氣大概是15到30分鐘,可以續航450公里以上,這樣對營運業很方便。除此之外,它不需要建置額外的充電設施、饋線,也可以配合中油的加氫站。 新能源公司技術副總王健源則強調,因為氫氣瓶設置在車頂,所以以氫氣的物理性質,它會直接飄散於空中,不會擴散到整個車身。而氫氣瓶已經通過非常多的安全測試,它不那麼容易破裂。就算有強大的外力去撞擊而造成氫氣洩漏,也不會波及到車上的人身安全。 巴士的動力來源,來自上方的儲氫瓶,氫氣經由管線輸入燃料電池。 王健源分析氫能優勢在於,氫氣與空氣中的氧氣,經由電化學反應產生電力,是氫能電池的基本原理,而過程只產生水,是非常乾淨的能源。它有3萬小時的壽命,所以在整個12年的使用年限內是不需要再更換的。 與歐美日韓相較,業者認為台灣的氫能巴士,在價格上具競爭優勢,已經有其他國家洽談合作。 車輛的骨架以及整車控制器,都是台灣設計製造,不過最核心的燃料電池,必須從國外進口。(圖/獨立特派員) 2023台灣氫能元年 基礎設施尚待布建 因應2050淨零排放,國際上規劃將氫應用於發電、工業以及運輸三大領域,許多業者已經投入相關的布局。 氣體公司副總經理沈欣儒說明,全世界大概有八百多座加氫站,在過去這十幾年建造超過200座以上。業者希望透過低碳氫,引進大型運輸載具。再加上合資夥伴的加氫的技術去整合,推動運輸方面的應用。同時,也跟台電推動混氫燃燒。 根據氫的原料以及製程,會以顏色來區分它的排碳狀況。來自天然氣等化石燃料稱為灰氫;在製程中進行碳捕捉及封存,就是藍氫;而綠氫則是來自再生能源,幾乎沒有碳排,被視為最終的目標。 沈欣儒解釋,目前全世界大概90%的氫氣生產還是以化石燃料的方式來進行。但是他們跟其他人不一樣的部分是,回收這個製程裡面至少70%以上的二氧化碳。 台灣從今年開始到2030年屬於第一階段的氫能推動期程,分為氫能應用、供給,以及基礎設施。光是基礎設施的布建,至少要八到十年的時間。產業界聲聲催促,法規和政策得趕快跟上世界各國的腳步。 沈欣儒指出,台灣要建置加氫站,需要有示範場景來和社會溝通,特別是降低大家對安全性的疑慮。(圖/獨立特派員) 氫能發電不確定性高 淨零之路還有哪些挑戰? 經濟部預計2050年,氫能要達到9%到12%的發電量。台電興達電廠,耗資4.5億,預計在今年底測試天然氣混燒5%的氫氣發電,達到減碳效果。 台電發電處處長鄭天德說明,因為氫氣它沒有含碳,所以基本上二氧化碳會降下來。再來因為氫氣的熱值比天然氣還要低,所以熱效率應該會比較不好。對於二氧化碳的影響大概可以減到1.6%。 面對2050氫能發電要占比9%以上,對於相關設備以及氫氣的來源,台電表示,不確定性相當高。而海外液態氫的輸儲設備目前還處於發展初期,經濟部規劃要到2030年才會完成氫氣進口評估。再生能源的綠氫,也還是個未知數。台灣在前往下一站的氫能之路上,無法單靠產業之力,需要政策的支持並與國際合作,才有機會邁向淨零之路。 (※婁雅君 鄭凱文/採訪報導) 黃郁婷/編輯