专家传真-迈向2050净零碳排 台湾氢能发展雏议

根据国际能源总署(IEA)规划全球若要实现净零碳排,2050年氢能整体能源比例达13%,每年相关投资额达4,700亿美元以上。全球各国积极发展氢能,包括日、德、韩、澳及欧盟等11个国家或组织,均已公布氢能发展国家策略,以加速净零碳排愿景。日本发展氢能以减碳及带动氢能产业为目标,利用车辆产业优势,投入氢能车发展,借此扩大氢气基础建设,同时建立国际氢气供应链,逐步实现氢气社会。欧盟则是以再生能源高占比为发展基础、布局氢气储能、大规模输储,导入工业利用,有利扩大再生能源利用及提高整体减碳效益

考量氢能发展策略涉及整体能源产业面向,工研院整合院内绿能材化、机械、产科及量测等跨单位领域,协助政府擘划氢能发展策略及产业布局。从国内再生能源发展配比、自产与进口氢气可行性、氢气输储基础建设及法规环构配套、氢能技术发展历程、各净零竞争技术、国内产业结构及制程碳费等等因素,审慎评估达成净零碳排路径;亦携手外部机构,号召国营企业、氢能产业界专家等13个组织组成「氢能专家咨询小组」,除凝聚台湾氢能发展共识之外,并与亚太氢能发展具领导地位的日本及澳洲交流。

包括与日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO),就氢能技术、应用、基础设施与法规设计等议题共同研讨,以及与澳洲驻台办事处研议氢气进口、绿氢生产及应用的示范合作方向,寻求国际氢能合作伙伴。

于氢能发展中,最重要因素为氢气来源,在自然界中氢气大都以化合物存在,需从煤炭天然气、水等物质经转换取得。依氢气来源,可分为灰氢蓝氢及绿氢。灰氢由天然气或煤炭等制造,制造过程中,会排放二氧化碳;若能将灰氢所产生的二氧化碳捕集,进行封存或再利用,使其不致逸散至大气中,则称为蓝氢。

蓝氢部分,亦需针对不同生产、运输、应用制程等,以生命周期评估,方会确认其减碳效益。而绿氢则是由再生能源提供电力电解水产生,以再生能源余电产绿氢,对于减碳有其贡献

虽然国际间,普遍认为蓝氢、绿氢对减碳有其贡献,然而近期一篇有关于蓝氢国际期刊研究,其引述之天然气开采碳排数据、暖化潜势年限设定、碳捕获示范厂数据等,与一般习知假设不同,故造成了媒体报导「蓝氢较燃烧天然气、煤炭碳排还糟」的标题,引起一片哗然。这都代表需要更多的科学研究与论证,方能了解氢气真正的净减碳效益。

依据工研院初步研究结果,目前国产氢气多来自于化石原料天然气重组产生,且国内在地料源或工业副产氢供应有限;至于使用再生能源电解产制绿氢,则需搭配再生能源发展及电力供给规划。考量国情及未来发展,初步建议短期以工业余氢(灰氢)为技术示范验证,中长期则视蓝绿氢净减碳效益、国际氢能价格、国内环构配套建置等主客观因素,考量氢气进口。长期于高占比再生能源情境下,有机会将多余的再生能源电力转为产制绿氢,达成稳定电网、储能或工业制程减碳等效益。此外,台湾使用氢气所需的基础建设及相关法规尚未完备,中长期进口氢气或氢气载体(如:液氨甲苯等),都需要再进一步评估与研析

从国际趋势及台湾产业碳排结构研析,为达成2050年净零碳排,台湾氢能发展建议可聚焦于工业、发电及运输载具应用等三大面向,逐步建立相关基础设施,及法规配套措施调适。台湾传统高耗能工业,如钢铁、石化等,亟需转型至零碳或低碳制程,氢气一方面促进产业低碳化,另一方面也提高产品面对国际碳费的竞争力。在发电应用面向,氢气替代化石燃料,利用既有燃气机组逐步提高氢气混烧比例,作为基载发电燃料,提供零碳电力。氢气亦有助于大型运输载具电气化,譬如电动巴士及货运物流车,满足长时间持续使用的需求。至于氢能相关技术发展方面,则可朝高效率低成本电解产氢、工业制程低碳化、氢合成原料、氢/氨燃烧技术、氢能发电技术、长程载重车辆氢燃料电池技术,输储材料国产化等方面布局,以带动产业经济发展。

工研院长期关注国际绿能技术趋势,已投入氢能技术创新研发,并透过跨领域整合,协助钢铁、半导体水泥等产业快速切入所需方向。例如,工研院已与国内半导体大厂签约合作,携手推动制程副产氢发电利用,不但减少废气处理成本,更额外提供给厂区每年数亿度电力。在协助高碳排产业减碳方面,工研院也盘点水泥产业、钢铁业达成净零碳排所需的关键技术与减碳潜力,包括:推动碳捕获技术、评估以氢气作为替代原料或燃料、钢化联产与氢能冶金等,以科技力协助产业达成净零碳排,期望带动氢能新经济发展。