根據國際能源總署(IEA)規劃,全球若要實現淨零碳排,2050年氫能占整體能源比例達13%,每年相關投資額達4,700億美元以上。全球各國積極發展氫能,包括日、德、韓、澳及歐盟等11個國家或組織,均已公布氫能發展國家策略,以加速淨零碳排願景。日本發展氫能以減碳及帶動氫能產業為目標,利用車輛產業優勢,投入氫能車發展,藉此擴大氫氣基礎建設,同時建立國際氫氣供應鏈,逐步實現氫氣社會。歐盟則是以再生能源高佔比為發展基礎、布局氫氣儲能、大規模輸儲,導入工業利用,有利擴大再生能源利用及提高整體減碳效益。

考量氫能發展策略涉及整體能源產業面向,工研院整合院內綠能、材化、機械、產科及量測等跨單位領域,協助政府擘劃氫能發展策略及產業布局。從國內再生能源發展配比、自產與進口氫氣可行性、氫氣輸儲基礎建設及法規環構配套、氫能技術發展歷程、各淨零競爭技術、國內產業結構及製程、碳費等等因素,審慎評估達成淨零碳排路徑;亦攜手外部機構,號召國營企業、氫能產業界專家等13個組織組成「氫能專家諮詢小組」,除凝聚臺灣氫能發展共識之外,並與亞太氫能發展具領導地位的日本及澳洲交流。

包括與日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO),就氫能技術、應用、基礎設施與法規設計等議題共同研討,以及與澳洲駐台辦事處研議氫氣進口、綠氫生產及應用的示範合作等方向,尋求國際氫能合作夥伴。

於氫能發展中,最重要因素為氫氣來源,在自然界中氫氣大都以化合物存在,需從煤炭、天然氣、水等物質經轉換取得。依氫氣來源,可分為灰氫、藍氫及綠氫。灰氫由天然氣或煤炭等製造,製造過程中,會排放二氧化碳;若能將灰氫所產生的二氧化碳捕集,進行封存或再利用,使其不致逸散至大氣中,則稱為藍氫。

藍氫部分,亦需針對不同生產、運輸、應用製程等,以生命週期評估,方會確認其減碳效益。而綠氫則是由再生能源提供電力電解水產生,以再生能源餘電產綠氫,對於減碳有其貢獻。

雖然國際間,普遍認為藍氫、綠氫對減碳有其貢獻,然而近期一篇有關於藍氫國際期刊研究,其引述之天然氣開採碳排數據、暖化潛勢年限設定、碳捕獲示範廠數據等,與一般習知假設不同,故造成了媒體報導「藍氫較燃燒天然氣、煤炭碳排還糟」的標題,引起一片譁然。這都代表需要更多的科學研究與論證,方能瞭解氫氣真正的淨減碳效益。

依據工研院初步研究結果,目前國產氫氣多來自於化石原料天然氣重組產生,且國內在地料源或工業副產氫供應有限;至於使用再生能源電解產製綠氫,則需搭配再生能源發展及電力供給規劃。考量國情及未來發展,初步建議短期以工業餘氫(灰氫)為技術示範驗證,中長期則視藍綠氫淨減碳效益、國際氫能價格、國內環構配套建置等主客觀因素,考量氫氣進口。長期於高占比再生能源情境下,有機會將多餘的再生能源電力轉為產製綠氫,達成穩定電網、儲能或工業製程減碳等效益。此外,臺灣使用氫氣所需的基礎建設及相關法規尚未完備,中長期進口氫氣或氫氣載體(如:液氨、甲苯等),都需要再進一步評估與研析。

從國際趨勢及臺灣產業碳排結構研析,為達成2050年淨零碳排,臺灣氫能發展建議可聚焦於工業、發電及運輸載具應用等三大面向,逐步建立相關基礎設施,及法規配套措施調適。臺灣傳統高耗能工業,如鋼鐵、石化等,亟需轉型至零碳或低碳製程,氫氣一方面促進產業低碳化,另一方面也提高產品面對國際碳費的競爭力。在發電應用面向,氫氣替代化石燃料,利用既有燃氣機組逐步提高氫氣混燒比例,作為基載發電燃料,提供零碳電力。氫氣亦有助於大型運輸載具電氣化,譬如電動巴士及貨運物流車,滿足長時間持續使用的需求。至於氫能相關技術發展方面,則可朝高效率低成本電解產氫、工業製程低碳化、氫合成原料、氫/氨燃燒技術、氫能發電技術、長程載重車輛氫燃料電池技術,輸儲材料國產化等方面佈局,以帶動產業經濟發展。

工研院長期關注國際綠能技術趨勢,已投入氫能技術創新研發,並透過跨領域整合,協助鋼鐵、半導體、水泥等產業快速切入所需方向。例如,工研院已與國內半導體大廠簽約合作,攜手推動製程副產氫發電利用,不但減少廢氣處理成本,更額外提供給廠區每年數億度電力。在協助高碳排產業減碳方面,工研院也盤點水泥產業、鋼鐵業達成淨零碳排所需的關鍵技術與減碳潛力,包括:推動碳捕獲技術、評估以氫氣作為替代原料或燃料、鋼化聯產與氫能冶金等,以科技力協助產業達成淨零碳排,期望帶動氫能新經濟發展。

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