專欄
氫能火車巴士上路,德國交通運輸能源轉型中
全球首列氫能列車德國搶先上路 走進德國的火車站,仔細看看進站中RB33列車,發現列車上方沒有電纜線,也不是燒柴油,它是全球第一列營運中的氫能列車。由法商阿斯通製造、德國聯邦政府及下薩克森州政府購買,當地的evb公司負責營運,於2022年8月上路,目前一共有14列。 營運中的氫能列車有4節車廂,一共156個座位,列車最高時速可以達到140公里。(圖/獨立特派員) 氫能列車讓德國不來梅北方三座城市之間的居民通勤更加便利,最短距離的車票大約是122元台幣,且在市區速度會降低,行駛中更是幾乎聽不到噪音。 evb鐵路公司特地空下一整列氫能列車,帶著採訪團隊前往維修廠介紹它的構造。德國evb鐵路運輸公司發言人Christoph Nagel提到,氫氣具有可燃性,大量聚集可能產生氫爆,因此儲氫罐裝在車頂,一旦洩漏就會直接溢散到空中。 氫能火車的原理,是儲氫罐的氫,在燃料電池中與氧氣作用,發出電之後,儲存在火車下方的電池中,供電給馬達驅動火車。(圖/獨立特派員) 除此之外,火車也有專用的加氫站,刷卡、輸入密碼,將特製的加氫管連接到火車的加氫孔,司機一個人就可以操作加氫。德國evb鐵路運輸公司首席工程師Christian Glauner說:「有兩個儲氫罐,如果儲滿氫,我們可以開火車行駛大約1000公里。」 氫氣依照來源,從天然氣等化石燃料重組的叫作灰氫;過程把碳捕捉下來封存的,稱為藍氫;而排碳最低的是綠氫,由再生能源電解水而成。(圖/獨立特派員) 這座全世界第一個火車專用的加氫站,目前氫氣是來自附近化學工廠的副產品,也就是所謂的灰氫。氫能火車要真的用到綠氫,還得再等一段時間。 Linde火車加氫站技術人員Alexanda Zoerner說:「也許兩三年後,在現場直接為火車生產氫氣,使用電解系統,綠色電力來自風力發電和太陽能公園,就在車站旁邊。」 在加氫站中每天儲存超過1800公斤的氫氣,因此安全是首要任務。現場有許多安全規定、出入口管制嚴格,周圍也有風扇和氫氣感應器。這種嶄新的科技,對習慣開柴油火車的駕駛來說,也是新挑戰。除此之外,當火車的重要零件,從車底變上車頂,維修流程都得重新設計,還要制定新的安全流程和標準,甚至連當地的消防隊都必須進行相關培訓。 為了世界首組氫能列車,德國聯邦政府及下薩克森州政府,一年來已經投入超過三十億台幣。而且他們更計畫在2026年建設一座氫氣工廠,未來如何製造大量綠氫、讓價格降低,是氫能普及的挑戰。 能源轉型 從氫能公車開始走入生活 德國除了下薩克森州有氫能列車,法蘭克福也有少數路線在試營運。位於北萊茵邦的迪倫地區,早期以開採煤礦聞名,現在也面臨能源轉型的問題,而他們的抉擇是氫能,不僅簽約採購氫能列車,也有五輛氫能公車已經上路。 氫能巴士利用儲氫罐中的氫氣跟空氣中的氧氣,在燃料電池裡面作用,化學能轉換為電能儲存到電池裡,電力再驅動馬達讓公車動起來,最後排放的只有純水。(圖/獨立特派員) 氫能公車的內裝跟一般公車差不多,不過駕駛的儀表板上會顯示氫氣剩餘量及可行駛的公里數,搭起來也比燃油公車安靜。載著五罐滿滿的氫氣罐上路,司機們並不擔心,在事故發生時氫氣罐會全部開啟,氫氣往上散溢、氣罐會排空,因此對於駕駛者來說並不危險。 加氫氣比汽油便宜?氫能車發展指日可待 同樣是採礦城市,面臨能源轉型的德國黑爾滕市,他們也想推廣氫能。市政府的工作人員,正在為公用的氫能車加氫。 這間加氫站由黑爾滕市政府跟幾家企業合作一起設立,氫氣價格一公斤大約440元台幣。(圖/獨立特派員) 氫能車加滿氫不到台幣兩千元,在德國已經比加汽、柴油都便宜。但因為全德國只有92座加氫站,而且民眾能買到的氫能車只有日本及韓國進口的兩種車款,加上現在氫能車價格又高,所以全德國1到11月只掛牌兩百多輛。 不過德國的BMW也想插足氫能車市場,目前已經有一百輛氫能車在全球試駕,就看汽車製造大國的氫能車,能不能追日趕韓。還有搶先應用的氫能大眾運輸,在最新的國家氫能戰略下,如何引領德國走向氫能大未來。 (※林珍汝 賴振元/採訪報導)
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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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台積電布局全球,德國設廠面臨哪些挑戰?
疫情造成全球晶片荒,各國都希望積極發展自己的晶圓廠,確保晶片供應。台積電最近宣布三個海外設廠計畫,分別是美國亞利桑那州、日本熊本及德國德勒斯登。獨立特派員實地前往德國一趟,看看為什麼台積電歐洲廠,會選擇在德勒斯登設廠?這裡的投資環境如何? 台積電新廠預計落腳德勒斯登 當地投資環境如何?  巴洛克式皇宮矗立在易北河畔,還有歌劇院、聖母教堂,德國薩克森州的首府德勒斯登,曾經是薩克森王國的首都,集文化藝術、戶外生活於一身,被稱為易北河上的佛羅倫斯。而距離這城鎮中心20分鐘的機場工業園區,即將迎來台積電的新工廠。 台積電德勒斯登廠全名是歐洲半導體製造公司ESMC,台積電持股七成,博世、英飛凌及恩智浦半導體,分別占股一成,而這三家公司也是台積電的客戶。 德國聯邦外貿與投資署專家Oliver Seiler解釋,這是台積電與客戶共同投資的項目。這些客戶向汽車業供應台積電生產的晶片,因此恩智浦、博世和英飛凌認為這是重要的一步,但這可能只是重要的第一步,因為預期市場會進一步成長。 德勒斯登的電子業,組成產業公會準備打團體戰,不過要打造歐洲的矽谷,還得破除語言障礙。 薩克森矽谷執行長Frank Bösenberg坦言,這裡仍然存在某種程度的障礙,溝通還是需要翻譯,或有些事情還是需要用德語完成。作為薩克森矽谷,公會已經向政府當局提出了這項要求,政府也必須使用英語作為工作語言。 薩克森州除了有歷史文化,BMW、福斯、保時捷都在這裡設廠。(圖/獨立特派員) 缺工、廢水處理亟待解決 該如何因應? 最近台積電要來德勒斯登設廠的消息,也引起廠區附近居民議論紛紛。 德勒斯登居民表示,有工作機會很好,進步也很好,但德勒斯登人民感到害怕,供水和大自然正在遭到破壞。 薩克森州策略投資代表Dirk Diedrichs表示,德勒斯登市議會現在正在討論一個很大的投資計畫,大約6億歐元,關於未來幾年的廢水投資。未來將從易北河取水,透過新建的運河和管線,將水輸送到德勒斯登北部。 除了台積電設新廠,博世、英飛凌、格羅方德也都有擴廠計畫,工業用地搶手;市區住宅目前三房六百多萬的水準,也可能水漲船高,但最大的問題是缺工。 英飛凌科技公司員工David認為,目前這裡已經有格羅方德、英飛凌、博世,未來很有可能會缺工,希望政治能以某種方式,幫助更多的人來到德勒斯登。 德國是全球汽車生產重鎮,疫情期間飽受車用晶片短缺之苦,在歐盟通過晶片法後,率先宣布補貼台積電五十億歐元,來德國設廠。 各國工作文化不同 企業如何管理? 工業區隨處可見的徵人廣告,正告示著德勒斯登人才的隱憂。而面對人才危機,鄰近的德勒斯登工業大學已經開始動作。 德勒斯登工業大學技術移轉與國際化負責人Ronald Tetzlaff表示,校方計畫在明年三月初將學生送去台灣,他們將在大學裡上課,一直到明年六月,之後前往台積電,進行為期八週的實務訓練。 德勒斯登工業大學是德國最大的工科大學之一,跟業界接軌的無塵室、研究設備,吸引來自各國的學生。目前與台灣合作的對象是台灣大學、清華大學及台灣科技大學,陽明交通大學也在洽談中。 德勒斯登工業大學學生Niklas Weber認為,在學位學習期間,發現了更多關於積體電路、電路設計和半導體的知識。對他來說,台灣是半導體生產的領導者,如果想去一個地方了解這些知識,台灣就是該去的地方。 但台積電工程師三班制、週末需要輪班,也常常必須加班的工作文化,在德國又會面臨什麼挑戰? 英飛凌科技公司員工David坦言,德國工人必須了解台灣的工作文化,但台灣台灣管理階層也需要從這裡了解工作文化,這將是一個艱鉅的挑戰。 如何克服缺水、缺電、缺工問題?又如何調整符合當地文化的管理模式?而當人事成本增加時,又該如何保持競爭優勢?台積電德國設廠,挑戰正要開始。 (※林珍汝 賴振元/採訪報導)