打造台灣「氫谷」產業聚落
氫被視為地球上最潔淨的能源之一,如何擺脫化石燃料,氫能的發展將是淨零排放的最後一哩路。2022年3月國發會公布的「台灣2050淨零排放路徑」明確將氫能列為12項關鍵戰略之一。
去年,經濟部能源署更將氫能納入能源管理法當中,氫能發展已勢在必行。台灣擁有得天獨厚的長日照天數和風場環境,發展氫能可在日照過盛或東北季風時節,將多餘的再生能源轉換為氫氣儲存,儲存的氫氣將可轉換為電能供應,未來亦被視為穩定再生能源供應的重要拼圖之一。
在這場全球氫能競賽當中,「氫谷」(Hydrogen Valley)便成為各國競相投入的目標。所謂的氫谷,便是近似於矽谷(Silicon Valley)的概念,指的是在一個區域內示範與驗證各式氫能科技,以便日後大規模的複製與應用。
根據歐盟資料,包含美、德、日、韓等,目前全球正有20個國家推出35個氫谷計畫,共投入324億歐元、相當於新台幣1兆多元。目前的台灣氫谷雛型,工研院在經濟部能源署的支持下,已於2023年在台南沙崙建立氫能創新平台,目前已設百萬瓦(MW)級再生能源及燃料電池發電機組等,除了作為創新的氫能產品開發搖籃,更可成為國內外產業鏈氫能應用測試驗證場地。
從氫能的生產面觀察,全球氫氣供應主要概分為以化石燃料生產的灰氫、化石燃料生產但輔以碳捕捉的藍氫,和使用再生能源生產的綠氫。目前以藍氫為過渡,並將綠氫作為終極目標,已是全球共識。如何減少產氫的成本,就是綠氫是否能作為淨零排放能源選項之一的關鍵。對此,工研院已開發出「陰離子交換膜電解技術」(Anion Exchange Membrane, AEM),它是一種新興的電解產氫技術,相較於傳統鹼性電解技術,能源轉換率可超過七成,加上使用的材料成本較低,有望大幅降低電解產氫成本。
在氫能的基礎輸儲設施方面,隨著再生能源占比逐漸增加,發展可適應再生能源間歇特質的儲能技術以穩定供電、強化電網韌性,是未來電網管理的重要課題。工研院已在台南沙崙綠能科技示範場域驗證「氫氣產輸儲用」技術,將場域假日時多餘的太陽能電力以氫氣儲能,並於場域用電高峰期加入供電行列。
氫能的應用則包含交通載具與分散式發電的使用。以台灣而言,燃料電池技術十分成熟,零組件、電力和電控系統產業更具實力,因此零碳、輕巧的氫燃料電池技術將是台灣提升氫能國際競爭力的一塊利基。其應用方式類似傳統發電機組,但以氫氣取代天然氣、石油等化石燃料生產電力,不但副產物僅有水,且因氫氣能量密度較高的關係,燃燒同樣重量的氫氣與汽油,氫氣所產生的熱量將是汽油的三倍。
各國競相投入搶占氫能市場的同時,台灣亦處於發展氫能技術應用的關鍵時刻,構建氫能創新平台,不僅是落實台灣氫谷產業落地的第一步,更是未來邁向綠色永續的一大步!
(作者是工研院院長劉文雄)