<p>以後我們在公車站等車時，看見公車流暢地駛進車站時，我們不需要掩捂鼻口，因為它沒有了排放的臭氣污染？你能想像以後車子不是開去加油站，而是開去加氫站，而且只要加個 5 分鐘就能開個幾百公里？這不是不可能的任務，而是現在世界能源的新寵兒 &#8211; 氫能！</p>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>什麼是綠氫、藍氫、灰氫？</strong></span></h2>
<p>講到氫，可能大家知道它是一種無色無味的氣體，不能溶於水，也不會以單質形式存在，而是會以化合物的方式存在。也因為氫氣具有很高的燃燒熱，是所有燃料中最高的，氫氣燃燒後只會產生水並不會產生任何污染物，因此被視為一種潔淨能源。</p>
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既然說氫本身是無色無味的氣體，那麼又為什麼還有綠氫、藍氫、灰氫的顏色區別？其實這邊指的綠氫、藍氫與灰氫並不是氫氣的顏色，而是依照它被製造的過程來做區分。根據台灣氫能與燃料電池學會理事長 中山大學教授郭振坤說明，因為綠氫（Green Hydrogen）、灰氫（Gray Hydrogen）、藍氫（Blue Hydrogen）與藍綠氫（Turquoise Hydrgen）的製程不同，也使得產氫的排碳量有所差異。</p>
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<p>灰氫，是目前 95% 以上氫氣所使用的製造方式，由天然氣搭配水蒸氣重組，而甲烷是最常使用的料源。這樣的方式優點是技術成熟、成本便宜，但缺點就是排放的副產物含有二氧化碳，不僅不符合現在國際的減碳趨勢，也有著被課徵碳稅或碳費的成本問題。</p>
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<p>再來就是藍氫。藍氫是利用化石燃料製作氫氣，然後搭配二氧化碳捕獲、封存、再利用的機制成為低碳氫氣。優點是製程排放量符合國際需求，缺點就是要這樣的製作方式得考量到封存再利用的成本，也因此藍氫製造成本比灰氫高。</p>
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<p>而綠氫光聽名字也能猜到，就是最符合環保規範的製作方式了。綠氫是利用再生能源 (如：太陽光電、風力發電或水力發電) 將水電解，來得到氫氣與氧氣。優點就是製程幾乎無碳排放，生產規模也具有彈性，能夠協助整合再生能源循環利用。不過缺點就是水電解轉換效率僅有 70～80%，整體能源的利用率較低，以及現有的裝置成本也較高，因此綠氫的製造成本會是灰氫的 3～8 倍，目前國際間仍多為示範運行，還無法正式商用化。</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/2024/03/4-1_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;">雖然綠氫才是我們真正想要的氫，但目前成本極高，還無法商業使用。</div>
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<p>除了灰氫、藍氫與綠氫，現在還有一個藍綠氫。藍綠氫是近幾年來的新創技術，利用熱裂解技術來將天然氣中的氫氣分離，並同步將二氧化碳形成固體碳儲存。這樣的優勢是能夠有效降低製程中產生的碳排放量，而二氧化碳轉為固體後也更方便存放或用於煉鋼等用途。但缺點是在熱裂解過程中需要大量燃料來產生熱能，這會導致能源使用效率低且技術成本高，熱能產生的方式如果可以將碳排放量降低，便能使藍綠氫達到減碳效果。</p>
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<h2><strong><span style="font-size: 20px;">先求有 (藍氫)，再求好 (綠氫) 嗎？</span></strong></h2>
<p>郭振坤教授進一步分享，鑑於氣候變遷對環境、人類生存和國家安全的威脅愈來愈大、愈來愈緊迫，全球已經有超過 130 多國提出「2050 淨零排放」的宣示與實際行動，臺灣也規劃出總電力 60～70% 為再生能源、9～12% 是氫能，加上碳捕捉之火力發電為 20～27%。然而根據能源署截至 111 年底的統計資料，臺灣的總發電量占比分別為，核能 8%、燃煤發電 27%、燃氣發電 34%、再生能源發電 (水力、風力、太陽能等) 31%。氫能要從無到有，占據相當分量，挑戰並不小。</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/2024/03/4-2_733x460.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;">經濟部能源署提供111 年發電概況，顯示氫能發展頗具挑戰。</div>
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<p>那麼既然綠氫成本較高，目前也還在示範運行階段，無法正式商用化。我們是不是可以先從藍氫著手？工研院綠能所萬皓鵬副所長表示，氫氣雖然主要還是由化石燃料 (天然氣) 轉製，但未來淨零趨勢下，將會以再生能源電解產氫 (綠氫) 及化石燃料轉製結合碳封存 (藍氫) 為主，來達到淨零目標，因此評估臺灣未來對氫氣的需求，除本土生產的氫氣外，「進口」將會是一個選擇。</p>
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<p>工研院氫能小組評估，到 2050 年我國氫氣需求量約 406 萬公噸，氨約 315 萬公噸; 供給面能自產藍綠氫約 42% (171 萬公噸)，進口液氫或氫載體約 58% (235 萬公噸)，另外有進口氨約 315 萬公噸，提供發電專燒。由於國際液氫供應鏈最快在 2030 年以後才能達到商業化的程度，因此在 2030 年之前，國內氫能供給面就要以「自產氫」與「進口國際氫載體」這兩種方式來著手。</p>
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<p>萬皓鵬副所長則是建議，在自產氫方面，可以從兩方面著手。第一、是有鑒於天然氣為我國目前主要的能源來源，且天然氣重組產氫技術已經是成熟技術，因此可以搭配 CO<sub>2</sub> 捕獲封存再利用等技術，來減少或降低淨 CO<sub>2</sub> 以協助國內在短期以較低成本擴大低碳氫能應用。第二、是搭配政府科研等計畫，建立氫能生產製造與應用示範園區（如經濟部能源署與工研院在的沙崙綠能科技示範場域，推動的自產綠氫技術研發、長時間運轉示範，以及發展複合儲能調控等技術。）以配合我國再生能源設置集中區域 (如中部離岸風力發電等)，規劃設置綠氫生產案場以提升自產氫量。</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/2024/03/4-3_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;">未來淨零趨勢下，將會以再生能源電解產氫 (綠氫) 及化石燃料轉製結合碳封存 (藍氫) 為主，來達到淨零目標。</div>
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<p>在進口國際氫載體方面，目前國際以多元發展策略同步發展進口氫與氫載體(包括氨、甲基環乙烷等)。 其中液態氫雖已有日澳計畫小規模運輸試驗成功，但大規模液氫船體及運輸、液氫接收站等，均需要長期技術發展、建置及布設。在 2030 年前，各國多規劃以貿易較成熟的氨做為氫載體。 我國目前液氨主要由台肥等公司進口，多供工業及肥料應用，每年進口量約 68 萬公噸。台肥 2023 年 6 月已經自沙烏地阿拉伯 SABIC AN 公司進口全臺第一批低碳氨，規劃未來持續引進更多低碳氨; 且伴隨儲運需求加大，台肥也計畫投入 30 億元興建 2 座液氨儲槽， 讓整體儲存量可達 8 萬公噸，提供國內氫能應用需求。</p>
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<p>萬皓鵬副所長不諱言，短期氫氣的來源不足而且價格昂貴、全球氫運輸方面目前也僅有日本與澳洲進入示範運行 、臺灣也尚缺乏如液氫接收站、 大型儲槽、及附屬設施(減壓、輸送）等氫能基礎設施，這些都是目前綠氫與藍氫所面臨的挑戰。</p>
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<p>對此中研院永續科學中心執行秘書陳于高表示，中研院這幾年在研究「去碳製氫」的方法生產氫氣（這也就是我們前面提到的藍綠氫），然後把氫氣用於燃燒發電的技術。藍綠氫的製造方式不僅能夠有效降低製程中產生的碳排放量，二氧化碳轉為固體後，也能更方便存放或用於煉鋼等用途，這也就是去碳燃氫發電能發揮之最大優勢。首先去碳燃氫發電，將在發電廠中即產即用氫氣。另外去碳製氫具有能量淨利、去碳燃氫發電能放大零碳潔淨電力的優點。</p>
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<p>什麼是能量淨利？能量淨利指的是在能源生產過程中，扣除生產過程中所消耗的能量後，剩餘的可用能量。</p>
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<p>因去碳製氫能量有淨利的特性，利用去碳燃氫所獲之電力，再重新投入作為去碳燃氫發電，重複這個過程，將可達到 3 倍以上複利效果的零碳潔淨電的產出，可讓零碳潔淨電力總量以指數方式放大。因此去碳製氫能帶來更好的能量淨利與放大零碳潔淨電力的效果。去碳製氫產生的固態碳，還能夠作為工業材料、建材或填海造路使用，也可以作為儲備能源以備不時之需。</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/2024/03/4-4_1000x460.png" /></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;">零碳 潔淨電力放大概念。</div>
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<h2><span style="font-size: 20px;"><strong>未來氫能市場發展的方向</strong></span></h2>
<p>那麼究竟氫能對一般民眾的生活，會帶來哪些更有感的改變？而在臺灣又要如何加速氫能市場的發展？</p>
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<p>郭振坤教授認為在交通、儲能、農業、冶煉等方面，氫能將大顯身手。其中，對民眾最有感的改變會是交通。例如日本已經在推廣氫能源汽車，2021 年 8 月的東京奧運會期間也運用氫能源公車和計程車。臺灣從 2023 年起政府就開始支持氫能燃料電池巴士製作與運行，交通部力拚在 2024 年啟動氫能公車試辦運轉。以大車先於小（客）車的循序漸進做法，讓氫能源車運用在國道客運等長途運輸。</p>
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<p>交通部長王國材表示，近期會完成氫燃料電池大客車試辦運行計畫（草案），為氫能公車在臺上路邁出第一步。農業方面，俗稱阿摩尼亞的氨氣，泛用於化學肥料，因爲有著燃燒後無碳排放又不易爆炸的特性，相較於氫氣，在儲運安全性上更具有優勢。氨氣是由氫氣和氮氣反應製成，延續前面所提及的藍綠氫製造原理，使用藍氫製成的氨氣，稱為「藍氨」；使用綠氫製成的氨氣，則稱為「綠氨」。因為氨氣的熱值與煤接近，所以能夠與煤共同混燒，也將會是另一種可取代燃煤發電的新興燃料。</p>
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<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;">未來在交通上，氫能將大顯身手。</div>
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<p>萬皓鵬副所長更是建議能夠透過與企業 ESG、法規、碳費等方面著手，來提高企業應用誘因，積極發展氫能應用以加速工業減碳應用，並且參考及仿效日本、美國、澳洲等主要發展國家，集中政府產業推動與科研資源，來推動我國氫能區域應用，再加上與氫氣出口國持續推動雙邊 MOU、 貿易關係、來源保證、以技術研發推動大規模生產、並投入預算發展基礎設施等方式，來加速臺灣氫能市場的發展。</p>
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<p>「使用氫能」雖然不會產生二氧化碳，但是「製造氫」卻會增加碳排。在全氫發電實現之前，我們能先做些什麼？「混氫發電提供的低碳電，應該是我國過渡時期氫能市場發展重點。」陳于高執行秘書認為，我國氫能的運用應以氫能發電為主，優先滿足零碳電市場需求。他進一步說明，由於去碳製氫可以即時調整混氫比例，如果高混氫比例的燃氣發電機研發上市，以中研院現有技術就能做到歐盟永續金融投資的低碳電標準（每度電少於 270 克二氧化碳排放量）。積極使用綠氫是目前全球邁向淨零減碳的道路，在臺灣許多研究者與業者的共同努力下，看到氫能公車在街上穿梭、使用藍綠氫作為工業與農業用途的未來相信是指日可待。</p>
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<p class="p1">（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｜台灣氫能與燃料電池學會理事長 中山大學郭振坤教授、工研院綠能所萬皓鵬副所長、中研院永續科學中心陳于高執行秘書；責任編輯｜曹盛威、趙筱文）</p>
