展望未來,下一個主宰世界的再生能源
電,非人類生存必要條件,但卻掌握人類99%生活資源,食、衣、住、行、育、樂,每個生活型態都需要電。但你知道台灣的電大部分來源是來自火力發電以及燃氣發電嗎?目前世界各國的共識是2050年要達到碳中和,同時2022年召開的COP27大會上,佔全球GDP 50%以上的國家會以五大主題:電力、道路運輸、鋼鐵、氫能、農業。訂定未來一年優先行動方案。
我國於2015年三讀通過《溫室氣體減量及管理法》表明我國對於溫室氣體減量的決心,而預計將於2050年對排碳大戶收取碳費。其中,國發會於2022年3月公布台灣2050淨零排放路徑及策略總說明,明定國家長期減量目標為2050年溫室氣體淨零排放,淨零路徑以能源轉型、產業轉型、生活轉型、設毀轉型等四大轉型,及科技研發、氣候法制兩大治理基礎,輔以12項關鍵戰略,以此確定了我國未來的能源發展計畫。
關於林若蓁博士
學歷:台灣大學環境工程學博士
經歷:台灣經濟研究院研究一所-副所長
台灣經濟研究院綠能與科技發展研究中心主任
台灣氫能與燃料電池夥伴聯盟執行長
台灣國會氫能與潔淨能源促進會榮譽顧問
台灣儲能系統產業推動聯盟政策召集人
由上述資料背景可以清楚知道林博士對於再生能源的研究以及應用有非常深的涉略,而其所服務的單位-經研院,更是民間最大的國際性智庫。而林博士所屬的研究一所主要研究領域包含:淨零轉型發展研究、綠能與科技發展研究、智慧能源與資源發展研究、兩岸產業合作模式與全球佈局研究。
氫能發展背景與應用
過去氫氣一直被視為危險的元素之一,氫氣只要暴露於空氣中就會燃燒,過去熱氣球就是以填充氫氣為主,但由於其危險性,讓大家對於氫氣有不太好的印象。17至19世紀,氫氣被波以耳發現,並於1806年正式運用在內燃機上。而20世紀第一部氫冷汽輪發動機問世,1959年培根完成第一個實用級燃料電池,在1960年代,有多次的太空任務中,燃料電池被用於供應太空人飲用水,均證明了其實用性。至今,燃料電池趨於定置型應用,許多國家都發展出功率更高體積更小的燃料電池。
氫能發電原理
氫氣有兩種產生能量的方式,方法一,直接與空氣中的氫氣燃燒,可以得到能量。方法二,經由燃料電池和氧氣進行電化學反應產生電力。而經由上述兩種方法所產生之氫氣可以分為以下幾類:
- 灰氫
- 棕氫
- 藍氫
- 藍綠氫
- 粉氫
- 綠氫
上設氫氣種類以產生氫氣過程中碳排大小來區分,灰氫是所有種類中碳排最大的種類,而綠氫是最沒有碳排的種類,因此各國昇展的氫氣皆是以綠氫為目標。而燃料電池正是將潔淨能源轉換成電力的重要媒介,就如同電動的鋰電池一樣。
氫能關鍵零組件介紹
上游:燃料電池原材料,包括:雙極板為燃料電池關鍵元件、碳布與碳紙、重組器:將天然氣轉化為氫器的反應器
中游:燃料電池之電池組件,包括:電堆,為燃料電池的動力系統核心、膜與膜電極組,為電堆的核心組件,決定了電堆性能
下游:燃料電池系統應用,分為
定置型:發電廠、家用熱電系統
運輸型:氫能運輸載具
可攜式型:無人機、行動電源
氫能安全性
一般人聽到氫氣,大多會與爆炸聯想在一起,但同樣是爆炸疑慮,為什麼大家對於汽油和氫氣的接受度差距如此之大呢?氫氣密度很低,當氫氣外洩時容易往上竄,進而被空氣稀釋,因此殺傷力不大,但相較之下,汽油比重比空氣重,當爆炸產生時,能量迅速向外擴張,並且向下延燒,殺傷力極大。如此比較下,可以清楚知道汽油的外洩是比氫氣還嚴重,而人們對於汽油的畏懼促使人們對於汽油的安全意識很高,同樣的邏輯也適用於氫氣的運送,正是因為知道氫氣有安全疑慮,因此人們對於氫氣相關事務也會有艮高的安全意識,因此民眾不需要太過恐懼氫氣,加氫站就如同加油站,只是其中的物質是氫氣罷了。
國際氫能概況
氫能部署勢頭已成為關鍵能源轉型支柱,全球已有760億美元政府資金投入,未來2030年整個產業價值鏈總投資額預計達到5000億美元,其中巨大的商業潛質是非常巨大。各國將於未來漸漸淘汰化石燃料,並以再生能源作取代,但風力及太陽能容易被氣候因素影響,進而使發電量不穩定,而產生電力最好的方法非氫能莫屬,除了可以來源、製造生產、儲存、運輸、應用來分類,更能應用在無數產業。IEA於2050年淨零排放:全球能源部門路線圖報告中預估各國2030年及2050年達到淨零排放氫能發展關鍵里程碑,包括氫能的生產、基礎設施建置數量要求、轉化為其他燃料與終端機範疇。
台灣未來發展
台灣的淨零行動相較於歐美國家起步較晚,且台灣獨有的政治文化,使得旅色政策多為政治工具,政策朝夕令改,沒有明線的發展路徑,且國內綠色產業已補助的型是是來獎勵,若政黨輪替後,難保布注金額改變,進而影像國內綠色產業的發展。另一方面,台灣多為美國企業的供應鏈,美國最近頒佈清潔競爭法案,比歐盟規定更加嚴格,若未來美國企業要求台灣產品必須完全0碳排,那是併會影響台灣的產品出口,因此我認為氫能在台灣是勢必得發展的替代能源,此外台灣具有很強的供應鏈,定可以發展聚集經濟優勢,發展氫能產業,政府也必須大力推動,提出更明確的發展路徑,更重要的是,必須結合朝野力量,讓台灣的綠色產業可以不因政治力量而影響。