<p>綠色能源如太陽能、風力具有間歇性，需要搭配如氫氣儲能才能夠更擴大綠色能源的占比，然而氫氣要怎麼樣才能轉換成電能呢？</p>
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<p>有兩個方法：分別為氫氣燃料電池與天然氣混氫燃燒設備。</p>
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氫氣燃料電池，是一種將將氫氣與氧氣反應，產生電能並排放水，實現零碳排放的潔淨發電。此外，氫能發電機組還具有高效能轉換、儲能容易、綠色環保等特點，使其在能源轉型中扮演越來越重要的角色。</p>
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天然氣混氫燃燒發電機組則是一種以氫氣作為混合燃料的發電系統，將氫氣依據該發電機組試驗後之比例混合，增加燃燒效率並達成降低碳排放成效。目前，天然氣混氫發電機組已經進入實際應用階段，廣泛應用於工業、能源生產等領域。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">天然氣混氫火力發電發展現況</span></strong></h2>
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全世界的共同目標是在 2050 年達到淨零排放，能源部門角色尤為吃重，氫能更是其中的關鍵，第一要務便是提高綠氫、藍氫等潔淨氫的利用率與轉換效率。</p>
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台灣電力公司綜合研究所所長鍾年勉說明，當前混氫發電的目標是透過氣渦輪機，將氫氣作為部分或全部燃料，美國通用電力 (GE)、德國西門子(Siemens) 和日本三菱電力(Mitsubishi Power) 等氣渦輪機廠家都積極開發各自的混氫發電技術，現階段大型氣渦輪機所採用混氫燃燒器的混氫比例大多不超過 30 vol.％(體積比)，各廠家也努力朝著專燒氫的目標努力。</p>
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虎尾科技大學動力機械工程系教授楊授印也分享美國、荷蘭及法國火力機組混燒氫案例，其中美國 GE 的混氫計畫於 2022 年 3 月宣稱完成 5vol.％混燒的測試。鍾年勉所長說明台電於 2022 年底引進國內第一套65kW混氫型微氣渦輪發電系統(最高混氫量10 vol.％)，並在 2023 年成功於該系統應用中央研究院所產製之去碳氫為燃料。目前也預計將於 2025 年建置百kW級高溫型燃料電池系統進行運轉試驗。各國皆努力開發氫能相關技術，我國除電力業外，如中油和中鋼等大型碳排放事業，亦極力研究如何應用氫能，尋找對未來更有利的應用方式，以實現淨零排放之願景。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">氫發電未來發展為何？其中有什麼挑戰？</span></strong></h2>
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氫能發電的發展將受益於產氫技術不斷進步，氫的主要生產方式包括天然氣蒸汽重組、電解水產氫等，其中電解水生產綠色氫已經成為一個熱門的研究方向。隨著可再生能源技術提升及發電占比提高，例如太陽能和風能等，使用多餘的再生能源來進行電解水生產氫將成為實現氫能綠色化(綠氫)的關鍵。</p>
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未來，提高氫生產的效率、降低生產成本，將使氫能發電更具競爭力。台電目前政策為「先示範後導入」及「先低碳後零碳」之策略，針對既有機組與國際廠商合作推動小規模混氫的示範計畫，確認技術可行性後即可推廣至各電廠。</p>
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另外，儲氫技術需要做到高效、安全及經濟，目前儲氫技術包含壓縮、液化和固態儲氫，都需要技術突破與完善化。氫基礎設施的投資與設置地點則需要相關政策共同推動，如缺乏足夠氫基礎設施，氫能應用將會受到許多限制，基礎設施的投資與建設能否快速擴大，將會影響未來氫能發展的狀況。</p>
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<p>除了技術發展外，取得足夠潔淨氫能更是挑戰，目前大部分氫能需仰賴國外進口，產氫的成本如能降低，即可發展更具經濟效益的生產技術。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2024/03/6-1_670x460.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">除了將氫氣直接用於發電，氫發電機組也可以作為能源儲存的一種方式。</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>氫發電機組還能運用在其他地方嗎？</strong></span></h2>
<p>除了將氫氣直接用於發電外，氫發電機組也可以作為能源儲存的一種方式。將多餘的電力轉換為氫，再將氫儲存在儲氫系統中，當能源需求增加時，可以將儲存的氫轉換為電力，實現能源的靈活調配。例如，微型電網搭配氫發電機組，能補足偏遠地區或缺乏傳統能源供應之地區需求。</p>
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<p>交通運輸類場景中的氫能發電機組主要體現在氫燃料電池車輛上，使車輛在使用中達到零排放、更有長續航里程和快速加氫等優點。楊授印教授與我們分享，目前氫能燃料電池車量產車廠除了國際多家汽車大廠外，臺灣也有廠商開發出氫能電動巴士量產車。此外，還有美國廠商的氫能巴士、氫燃料電池供電的商用船、中國廠商氫能叉車、法國廠商氫能自行車、南韓廠商的氫能無人機及工研院與民間廠商合作的燃料電池無人機等，另外，美國廠商也計劃使用綠氫混合二氧化碳作為火箭之燃料，十分多元。</p>
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<p>鍾年勉所長表示，台灣中油公司正在高雄建置官方第一座移動式加氫示範站，未來可配合政府氫能載具示範運行。當前氫能車大致可區分為五種，乘用車、巴士、輕型商用車、中型卡車與重型卡車。而為因應交通載具之用途需求，未來氫能車上的高壓儲氫瓶將朝向安全性高、輕質化、高強度及低成本等研發方向，進行技術改良精進。</p>
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<div class="jsx-3968805167 relative overflow-hidden"><img decoding="async" class="jsx-3968805167" src="https://www.charmingscitech.nat.gov.tw/backend/wp-content/uploads/2024/03/6-2_670x460.jpg" /></p>
<div class="jsx-3968805167 absolute w-full left-0 bottom-0 p-4 text-white text-[13px]" style="background: rgba(0, 0, 0, 0.66); display: block; line-height: normal;">不論是飛往外太空的火箭、路上走的汽車、水上的船隻還有水下的潛水艇都可以使用氫能發電產生動力。</div>
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大家對於氫能發電機組是否有進一步的了解呢？其混氫發電系統或是燃料電池發電系統，皆有各自的應用面，不論是飛往外太空的火箭、路上走的汽車、水上的船隻還有水下的潛水艇都可以使用氫能發電產生動力，讓各種交通載具使用乾淨能源與零碳排運作。</p>
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各國政府更極力推廣與發展氫能發電技術，將混氫發電比例與發電效率提高都是科學家的最高目標，期待科學家的研究成果，讓未來可以看到使用氫能發電車充滿於道路中，其排放出來是乾淨的水沒有廢氣，工業運作時產生的氣體也都可以轉換讓混氫機組發電使用，大幅降低各行各業的碳排放量，2050年前達成淨零排放，下一代與未來的生活更美好。</p>
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<p>（客座總編輯｜國立中央大學機械工程學系 講座教授兼工學院院長 蕭述三院長；研究顧問團隊｜台電綜合研究所鍾年勉所長、虎尾科大楊授印教授；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
