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迎接全球氫經濟,臺灣正積極發展氫能新應用

112/02/24 瀏覽次數 4585
圖一:近年來在淨零碳排目標驅動下,氫氣一躍成為再生能源顯學,全球至少有超過 30 個國家積極發展氫能發電技術。(影像來源:shutterstock)

圖一:近年來在淨零碳排目標驅動下,氫氣一躍成為再生能源顯學,全球至少有超過 30 個國家積極發展氫能發電技術。(影像來源:shutterstock

你知道自然界中含量最多的元素是什麼?答案就是「氫」,包括水、土壤、石油、媒炭、天然氣到生質材料等都富含氫元素。

氫不只來源廣泛,更具備無色、無味與無毒的特性,氫燃燒後的唯一產物就是水,不會產生氮、硫、碳等氧化物及粉塵等對人體和環境有害的汙染物,也因此,近年來在淨零碳排目標驅動下,氫氣一躍成為再生能源顯學,全球至少有超過 30 個國家積極發展氫能發電技術。

發電之外,還有哪些氫能應用?

「利用再生能源產製的綠氫是目前最乾淨、不排碳的氫能源,也是各國氫能發展的重點,」投入氫能源研究多年的成功大學能源科技與策略研究中心主任林大惠說。

氫氣依照製程的不同,可以分成「綠氫」、「灰氫」與「藍氫」不同種類,其中,使用太陽能、風力等再生能源電解製造而成的綠氫,雖然排碳量最低,但目前成本最高,尤其臺灣受到資源有限的影響,若要發展綠氫發電,以氫氣供應基載電力,在發電效能和發電量上都還有很大的挑戰。

林大惠教授進一步說明,綠氫發電需要大量的再生能源,但臺灣國土面積小,再生能源的供應量本就不像國外那麼高,更不可能用來產氫,若要向國外大量採購氫氣,則需要將氫轉化成液態再儲存運輸,又有成本高、蒸發耗損等問題。

「相較於綠氫發電,台灣更適合發展氫燃料電池、固態氧化物燃料電池(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell),」林大惠教授強調,此類應用需要耗費的氫氣較少,且具未來發展潛力。如氫燃料電池可以大容量、長時間儲能,適合用於交通工具,若以氫燃料電池作為電動車動力來源,將比傳統鋰離子電池更環保低碳。而 SOFC 則可用於打造微電網,滿足特定建築或區域的用電需求。

至於氫能煉鐵或煉鋼,則能幫助鋼鐵業者降低製程中的碳排放量,甚至還能擴大到其他工業製程,藉由循環再利用工業製程裡的餘氫,實現減碳減排的目標。

以產學合作,找出臺灣氫能應用的方向

「為了找出臺灣氫能領域的發展機會,近年來,成大以產學合作的方式,驗證上述幾種應用的可行性,」林大惠教授說。

像是與台達電合作研發區域型 SOFC 發電系統,結合固態氧化物燃料電池、太陽能板與儲能系統打造出中小型發電網,當台電無法正常供電時,便可以立即啟動 SOFC 發電系統,確保區域穩定供電。還有與中鋼合作研發氫能煉鐵製程,由於鐵礦開採後常會與氧結合形成氧化鐵,過往都是用煉焦煤來去除氧、形成鐵水,如今則希望以氫取代部份煉焦煤,降低煉鐵製程中的碳排量。

另外,也建議在高雄石化園區建置加氫示範站,當氫燃料電池電動車沒有電時,便可至加氫站加氫。林大惠教授指出,高雄有很多石化工廠,過往業者多半直接排放掉製程中的餘氫,或是導回至鍋爐當成燃料使用,如果能將工業餘氫轉換成電動車能源,對環境的助益更大。

氫被視為無碳的潔淨能源,未來發展潛力無窮,但臺灣在面對氫能議題時,不一定只有氫能供電這條路可以走,林大惠教授建議,臺灣可先思考是要研發新技術?還是更適合做科技管理的角色?臺灣可以在發展氫能研究的同時,積極培育具備科技應用和管理能力、多元能源知識的人才,更能加速推動臺灣氫能產業,搶占全球「氫經濟商機」。

資料來源

採訪國立成功大學能源科技與策略研究中心主任林大惠

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