在2050淨零排放的目標下,零碳排的氫經濟成為明日之星。各國積極投入氫發展儘管重點各異,卻仍不脫發電、工業、交通載具等三大應用方向,預料將在三大應用發揮巨大市場潛力。在氫經濟之下,臺灣產業有何機會和挑戰,未來又該投入哪些技術應用,加速我國氫時代的發展?
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臺灣氫產業的機會和挑戰

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行事曆icon 2022/09/14
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撰文/陳怡如

臺灣現行氫氣運儲方式以進口高壓槽車運送氣態氫為主,基礎設施亟待建置。

臺灣現行氫氣運儲方式以進口高壓槽車運送氣態氫為主,基礎設施亟待建置。

在2050淨零排放的目標下,零碳排的氫經濟成為明日之星。各國積極投入氫發展儘管重點各異,卻仍不脫發電、工業、交通載具等三大應用方向,預料將在三大應用發揮巨大市場潛力。在氫經濟之下,臺灣產業有何機會和挑戰,未來又該投入哪些技術應用,加速我國氫時代的發展?

節能減碳已是全球大勢之趨,從減碳到零碳,氫能被視為未來的重要能源之一,各國競相布局,紛紛提出氫能相關的發展策略,逐步實現新型氫世界。

工研院產業科技國際策略發展所能源組石蕙菱博士表示,現階段各國氫發展以發電、工業、交通載具為三大應用方向,但發展目標與方式各不相同,大致可分為3種模式。模式一,減碳與氫應用產業並重,像是日本、韓國和中國等國家,以內需市場示範營運模式,規劃中長期系統輸出,並著重國際氫進口供應鏈的建置以及應用國際化,藉此創造新興產業效益。

模式二是擴大應用,達成減碳目標,諸如歐盟成員國、英國與美國,以其可整合廣大地域資源的地利之便,善用既有資源與產業基礎,聚焦在氫於零/低碳燃料的應用,推動綠氫與藍氫的規模經濟來達成減碳目標。模式三,則是著重氫出口,主要以欲從化石能源出口轉型的地區,例如澳洲、中東和北非等國家或區域為主,為了加快其產業轉型速度,降低運儲成本是其發展關鍵。


產學研相繼投入 成果仍待商業化

在各國如火如荼展開氫能戰略之下,臺灣的氫產業發展狀況如何?石蕙菱表示,目前臺灣氫氣來源以灰氫為主,料源主要依靠化石能源,如甲醇、甲烷重組,先進口料源至工廠,再製造分銷,少部分回收工業副產氫。現行運儲方式則以進口高壓槽車運送氣態氫為主,尚無地下氫氣運輸管路與大型定置型液態儲槽,基礎設施亟待建置。

在應用上,臺灣氫發電以備援電力為主,僅小型(10kW以下)燃料電池有商業化實績,中大型(10至數百kW)等長期發電裝置仍在研發階段。工業用氫上,主要用於半導體、食品和金屬加工等產業,不過隨著5G手機需求增加,連帶讓晶圓長晶製造、面板、靶材應用等製造對高純度氫氣(>99.999%)的需求越來越高。

在氫能備受關注下,臺灣學界、法人、產業也相繼投入相關技術研發。學界以電解產氫轉換效率的提升,以及低成本儲氫或燃料電池材料的開發為重點,不過新型製氫例如太陽能製氫技術仍處研發階段,相關成果尚未商業化。法人過去以應用端為主,配合政策推廣新能源裝置應用,如工研院開發長航時燃料電池無人機,以及工業副產氫發電與純化回收等。

產業界的投入以燃料電池發電系統與交通工具居多,如中興電工利用燃料電池示範微電網系統、聯合再生能源研發燃料電池機車等,近期氫/氨渦輪發電、中大型商務運輸工具、加氫站等基礎設施等相關專案也正陸續發展中。


三大應用多管齊下 實現氫能經濟願景

未來,臺灣在氫應用上的發展,將以減碳為目標,逐步提高氫需求。石蕙菱建議,在發電上,可用氫或氨混入傳統燃料再進入渦輪發電機,或使用燃料電池協助能源減碳,以既有火力發電機組改良應用,歐美日皆有相關驗證計畫,臺灣可在既有港區、電廠等場地運行,但挑戰是目前綠氫與藍氫價昂,發電成本可能拉高。

產業應用包含氫氣煉鋼、製氨等化工製程和半導體等應用,歐盟等國正發展傳統產業氫氣減碳,臺灣可善用既有工業運儲氫氣體系,但要注意的是,不同產業對氫氣價值評估落差大,傳統產業需有足夠的用氫誘因。

在交通應用上,主要以氫能車和氫能巴士為主,日韓由高市占車輛品牌帶頭發展,但臺灣車輛產業的國際影響力有限,加上需建構加氫站,安全規範嚴格,石蕙菱也提醒,須注意和氫能車與電動車之間的資源競爭問題。

石蕙菱指出,臺灣發展氫能的優勢在於,具備可結合氫或由氫合成原料的工業,也有明確的減碳目標;但挑戰也不少,目前臺灣僅有天然氣管線,尚未建置跨域的天然氣管線整合能源;未來若要發展綠氫,也需要有過剩的再生能源電力,加上工業副產氫多有用途,電解製氫與儲氫技術成本仍高,同時也需要制定加氫站的設置法規,仍須多管齊下努力。

石蕙菱建議,在減碳的終極目標下,臺灣需審慎評估氫能導入的模式、擬定策略,同時整合技術研發與實地驗證,輔以環境建構以擴大應用。未來可朝向前瞻製氫技術研發、臺灣氫需求與減碳潛力分析、再生能源電解製氫整合場域模擬分析三大方向前進,實現氫能經濟願景。

我國氫能應用發展分析。

我國氫能應用發展分析。

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