专家传真－以氢储能 助攻净零排放目标

相较于现有的电池储能，氢气储能具有长时间储存的优点，更适合作为大规模储能。图／美联社

夏日炎炎，近日在夏日中午用电高峰时，太阳能发电量屡屡突破20％电力占比，显示出再生能源在台湾能源供应的重要性日益提升。根据国发会推估，2050年台湾再生能源将高达60％至70％，在此情境下，某些再生能源发电尖峰，如冬天由东北季风所产生的丰沛风力发电，可能面临供过于求的情况。

由此推估，为极大化再生能源的使用效率，将多余的再生能源以氢气储能，并以氢气作为电厂燃气机组、工业区燃料电池发电燃料、工业或载具氢应用等，将有助于达到2050净零排放目标的最后一哩路。

相较现有电池储能，氢气储能具有长时间储存的优点，更适合作为大规模储能，用以平衡再生能源发电的不稳定特质。此外，氢气具有能量密度高、发电副产物没有碳排等优点，搭配多余的再生能源进行储能，可让台湾的再生能源应用不再仅靠老天吃饭，不分昼夜与季节，任何时候都可稳定输出电力。

■氢气储能处早期发展阶段

然而，氢气储能目前仍在早期发展阶段，各国多以示范计划进行可行性及经济效益探讨。以基础设施来说，氢气储存较为复杂，牵涉到氢气的管线输储可能需要新设，且如何降低氢气储存之能源损耗及用地面积，仍待持续精进优化。

氢气储能另一个挑战是需整合电网中的各式电力使用数据（如太阳能、风能、天然气发电等）并建立远端监控系统，即时了解电网输配线的负载情形、掌握大量再生能源需储存的时间区段，以便建立有效的产氢调度与应用。这部份除了需要快速反应的产绿氢技术，也需要配合电力使用调度资料，进行大数据分析，以建立能源供需预测模型，有效的应用各种不同电力供应，以满足负载需求。

在产绿氢技术上，工研院研发的快速反应阴离子交换膜电解技术（Anion Exchange Membrane, AEM），其电解产氢效率目前已达65％，对比传统碱性电解技术，阴离子交换膜电解技术可大幅降低非贵重金属触媒使用以降低产氢成本，更重要的是，此技术能快速反应调整功率输出，特别适应再生能源的波动特质。此外，工研院AEM技术也适用于高压（30 bar）操作，可减少氢气需加压储存的能源消耗。在经济部能源署的支持下，工研院已在2023年于沙仑绿能科技示范场域，启动再生能源产氢储能的关键技术与示范验证计划。包括：研究国际目前商售产绿氢技术，同时也发展国产化系统及串联国内相关产业链，踏出我国氢气储能示范验证的第一步。

■沙仑「氢能示范验证平台」首座多元整合示范场域

台南沙仑建立的国内首座「氢能示范验证平台」，结合场域内千瓩（MW）级再生能源电力、百瓩级（100 kW）电解产氢系统、复合式氢能/电池（钒液流电池、锂电池）储能、分散式发电与热应用，以及工业余氢回收纯化等技术，完整呈现氢气生产（Production）、基础设施（Infrastructure）与应用（Application）的多元整合示范。此外，借由整合沙仑场域之再生能源及电网能源管理系统，将周末多余的再生能源转为氢气储存，并透过氢燃料电池发电系统于周间尖峰时段提供电力，以提高场域内整体再生能源利用率。该平台不仅可做为我国首个再生能源调度与氢气储能场域，并可协助国内产业进行相关技术、产品验证，协助企业达到扩大产业发展及减碳之双重目标。

台湾有逾90％能源依赖进口，但台湾的长日照天数和风场环境，使得我们拥有发展再生能源得天独厚的条件，当大规模再生能源应用时，更少不了氢气储能与应用的辅助。构建「氢能示范验证平台」，发展氢应用技术，不但是产业落地的第一步，更会成就未来绿色家园的最后一哩路。