能源轉型 迎接氫經濟時代

国际能源署（IEA）最新发布的《2024年能源技术展望》报告，全球能源转型步伐加快，未来十年洁净技术市场将增长超过二倍，市值突破2兆美元，接近全球石油市场规模。美联社

国际能源署（IEA）最新发布的《2024年能源技术展望》报告，全球能源转型步伐加快，未来十年洁净技术市场将增长超过二倍，市值突破2兆美元，接近全球石油市场规模。对台湾来说，除加速对洁净技术的研发投入外，政府也可进一步支持处于示范阶段的关键创新技术，提供更多资源以确保这些技术能快速商业化。这样不仅能加速台湾在全球净零转型的进展，更能提升国际市场竞争力，让台湾有机会在全球能源转型中扮演更重要角色。

氢能逐渐成为新能源的关键角色，甚至有机会发展出「氢经济」（Hydrogen Economy）。石油经济历经近150年发展，建构庞大的产业链与成熟制程，全球石油炼制品市场规模高达上千亿美元。面对石油资源终将枯竭的未来，势必要有另一种经济结构发生，而以氢为能源载体及原料是目前看来最佳的方案。

2023年全球氢气使用量达9,700万吨，但只是99.9%用于非能源领域，例如矽晶圆制造过程中的纯化与表面清洁，半导体制程中的清洗、退火、蚀刻与表面钝化等过程等都需要氢。换言之，以氢为原料的经济活动已存在多年，未来「氢经济」甚至可望逐渐取代现有的石油经济，但仍面对不小的挑战。

目前全球95%以上的氢仍以蒸汽甲烷重组和煤气化两种技术生产，产生的「灰氢」和「黑氢」会排放大量二氧化碳，显然与减碳目标有矛盾。根据统计，全球2030年低碳产氢产量约3,800万吨，其中2,800万吨来自再生能源电解水（即绿氢），其余1,000万吨来自石化原料结合碳捕捉（即蓝氢）。但根据IEA报告，目前仍有55%处于早期规划阶段，其余则在可行性评估中，2030年目标能否实现充满不确定性。

目前氢能面临的主要挑战在于高昂成本及储运技术不成熟，要达成IEA订出的2050年净零目标，每年约需供应5亿吨氢气；以全部生产绿氢来计算，5亿吨约需耗掉22.5兆度电，以IEA估算2050年全球再生能源发电量约25兆至30兆度电，光是生产绿氢就要用掉几乎九成再生能源，甚至电解技术所需的贵金属如钯、铱和铂等，其需求量是目前全球产量的七倍以上。由此可见，氢经济的发展将有待创新科技的投入。

尽管现阶段氢经济尚无法完全取代石油经济，但两者可并存发展。氢气生产可采用便宜环保的恒定电力，解决再生能源不足问题，同时透过以碳捕捉与封存技术（CCS）产生蓝氢；或是以生质物为原料，透过气化或发酵等方式的生质料产氢技术，再搭配驱动蒸气甲烷重组的吸热反应，且后续二氧化碳捕捉与转化的热能均由燃烧部分的甲烷或氢气来循环供应。若技术能规模化，不仅能降低氢气的生产成本，还能大幅减少对再生能源的依赖。

氢经济发展包含储存、运输以及使用层面，为迎接氢经济，工研院针对氢能供应生产（产）、运输（输）、储存（储）及应用场域（用）四大面向持续精进技术研发，促进氢能技术的实际应用与商业化。例如在台南沙仑打造全台首个氢能示范验证平台，提供整合再生能源电力调节、电解产氢和复合储能等技术，提供国内氢能产业应用练兵基地，协助企业擘画氢能解方。

工研院也研发出混合电力控制器，这是国内首例为氢能车设计的控制系统，宛如氢能车的超级大脑，加速氢能载具布局、提供车用软韧体方案，为日后氢气应用场景超前部署。工研院也与SYM三阳工业启动「氢燃料电池机车共同研发合作案」，去年测试应用于SYM既有e-woo电动机车，单位碳排放量远低于燃油机车，兼顾环保与成本。工研院更以氢气为燃料，透过高功率燃料电池电堆与关键材料技术，让燃料电池无人机在负载5公斤下，创下181分钟续航时间。

氢经济现阶段很难取代石油经济，然而绿氢基本上需要的只是再生能源及水，对国家能源与工业生产韧性极度重要，因此不能忽略脱碳的氢经济所需要庞大产业链及商机。许多尚待克服的问题都需要科技解决，而这些科技需要政府与企业合作，积极的投入研发资源，也同时训练技术与商业人才。

工研院将持续开发前瞻创新技术，携手产业跨域研发或与国际合作，台湾位处亚太能源供应链的核心，具备技术与地缘优势，若能打造具有台湾特色的氢能经济模式，并透过国际合作制定技术标准、开拓市场，进而发挥台湾在全球能源转型中的影响力与贡献，将可望开创更美好的永续未来。（作者是工研院副院长）