氫能是個好載體
廖惠珠＊主筆
*淡江大學經濟系教授

　　今(2022)年3月底國發會公布台灣2050淨零排放規劃路徑與策略，其中，2050年氫能在電力部門的發電占比將高達9-12%。相較於國際發展，國內氫能的開發與使用明顯落後。目前除部分產業有零星生產與使用外，台電與西門子已簽定2025年燃氣機組混燒5%氫燃料合作計畫備忘錄(MOU)，另外，台電也規劃未來更多混燒氫與氨的計畫。筆者認為，氫是良好能源載體的特性，應是台灣地區為了達到2050淨零排放，且為確保電力穩定供應下，一個不得不的選擇。

　　氫能具備輕巧低碳、可從各種初級能源轉變而得，且轉變效率特高特快，各式各樣不易運送或儲存的能源，都可以先轉變為氫能，再選擇於適當的地點與時間，讓人們方便清潔的使用，這些特性可以協助彌補再生能源間歇性發電問題。國際再生能源署就預測，2050年全球氫能將佔總能源使用量12%；而全球將有30%電力用於生產綠氫及其衍生商品(如氨)¹。各式儲能設施，皆藉著削峰填谷方式，在發電過多時儲存下來，再於發電不足時，釋放出電能。此彈性機制超棒，但致命缺點是，如果沒有多餘的電力就無法發揮功效。相形之下，氫能厲害許多，任何能源都可藉由氫能而借屍還魂為電力。

　　另外，氫能也可大量儲存電力。目前儲能系統裝置容量較小，除抽蓄水力、重力與壓縮空氣儲能外，其他多為KW級或低於10MW級的設施。這些小型設施難以因應搭配大量太陽光電與風電供電不穩現象。依國發會規劃，2050年全台太陽光電與離岸風電裝置容量將分別高達40~80GW，以及40~55GW，屆時對於彈性調節電力系統所需之儲能輔助服務將大增。由於抽蓄水力不易尋得合適地點、重力儲能的能量密度太低，而壓縮空氣儲能仍成本過高等各式缺點，因此，氫能具備”好載體”的特性，就變得特別耀眼。目前先進多國已陸續開發鹽穴儲氫方式。最近美國能源部擔保猶他州鹽穴儲存綠氫5.044億美元的貸款，其儲能容量高達150GWh，號稱是全球最大的產業綠氫儲能設施。此計畫採漸進式氫能替代方案，初期先取代燃煤機組，未來則將於2045年全部由綠氫充當複循環燃氣機組的燃料。屆時，相較於混燒70%天然氣與30%綠氫的機組，此種100%燃燒綠氫的機組，每年將可減少126,517公噸CO₂e的碳排放量。

　　氫能也可微量或小量儲能。日本政府多年來補助的ENE-FARM家用熱電共生系統，就是利用家中瓦斯產出氫氣，再以燃料電池使氫氣與空氣中的氧氣產生化學反應並藉以發電與產熱，而提供家庭穩定的電力與熱水。這樣的設備雖然價格高，但對於不易取得電力的偏鄉地區居民十分便利。其他結合燃料電池的應用尚有：定置型發電設施(如電信基地台備用電力或一些緊急救援裝置系統)、可攜式電源，以及物流裝卸設備。另外，氫氣較輕，每公斤氫氣可產生的能量約為天然氣的3-4倍。再加上燃料電池的高轉換率，每公斤氫能可得取的電力更多，近年來，也有越多的國家積極推展氫能燃料電池車。

　　未來，隨著氣候變遷日益嚴重，大型供電的輸送系統易受摧毀，小型分散式電廠將日益普及。組合太陽光電、風機、小水力、地熱、海洋能與生質能(包括牛豬雞等牲畜之排泄物及農林廢棄物所產生的沼氣或氫氣)所形成的小電廠，可因地制宜，善用各區域特性來搭配發電，再善用氫氣可儲存、易於轉變的特性，形成一個可穩定供電的微電網系統。其中將動物之排泄物轉變為綠氫的作法，不僅可幫農牧業者解決環境污染問題，提升企業社會形象，未來或可申請碳權，是個一舉多得的好案例。

　　雖然氫能有諸多優點，但其易燃、易揮發、生產成本高等問題，讓氫能目前的生產與使用皆大受限制。不過，近年氫能議題特夯，相關技術突飛猛進。澳洲與沙烏地阿拉伯等國，近年皆大量投入產氫計畫，澳洲政府擬將潔淨氫能(包括藍氫與綠氫)價格壓低至每公斤2澳幣 ²；而沙烏地阿拉伯甚至指出，依其2020年再生能源之競標價格，其藍氫與綠氫的每公斤生產成本分別為$1.34美元與$2.16美元 ³。美國資料顯示，氫能價格若為$3美元/公斤，則發電成本約140美元/千度，換算約每度4.2元台幣 ⁴。這些數據顯示，氫能已越具經濟規模與市場競爭力，值得國人持續關注其發展。

1.參見 “PRACTICAL INSIGHTS ON GREEN HYDROGEN”，IRENA 2021。

2.詳 TECHNOLOGY INVESTMENT ROADMAP: First Low Emissions Technology Statement – 2020 ，Australian Government。

3.詳The Economics and Resource Potential of Hydrogen Production in Saudi Arabia，KAPSARC，2021。

4.詳https://www.powermag.com/how-much-will-hydrogen-based-power-cost/