氫能應用後勢看漲 台灣須儘早規劃 力行淨零減碳 催生儲能產業發展

在甫落幕的COP26 大會上,以制定2050 年達成淨零碳排的目標,帶動全球積極發展再生能源,而氫能更是不容忽視的明日之星。但無論氫能或儲能產業,政府單位都需要儘早布局,才能協助產業在全球市場中取得領導地位。

 

去(2021)年底的COP26大會上,在歐盟、美國等強力主導下,世界各國達成共識,2050年將實踐淨零碳排。然要完成此目標,勢必要擴大再生能源的使用比例,且必須搭配儲能系統,才能建構完美的供電體系。而歐、美、日等國家投入再生能源發展較早,太陽光電或風力發電搭配儲能已是常態,甚至已應用在部分家用儲能系統之中。

目前全球電網儲能技術方面,以抽蓄水力技術占比最高,只是建設期長、場址、生態等問題,恐怕難以迎合再生能源快速成長的需求。因此,目前主要儲能技術以鋰電池為主,至於氫能技術則是未來最重要的儲能手段之一。根據IEA公布的氫能未來報告與2050淨零排放路線圖報告,氫能為達到淨零排放的重要手段之一,可取代部分現有含碳燃料、製程原料等。

國立中央大學機械系特聘教授暨台灣儲能系統產業推動聯盟副總召集人曾重仁表示,根據台灣公布的能源規畫來看,2050年電力需求增幅將超過50%,預估各項電力占比方面,60~70%屬於再生能源,9~12%為氫能,20~27%則是火力發電。在此能源規畫下,可觀察到氫能扮演了非常重要的角色,有望讓台灣對進口能源之依存度,由現行的97%降至50%以下。然台灣在儲能領域的發展較晚,加上現行電價又過度便宜,預估初期是以輔助服務市場為主,再來是搭配再生能源電廠型儲能,最後才會是工廠與家庭的儲能市場。

在全球對儲能設備需求量大增下,雖然台灣擁有電子電機產業供應鏈完整、生產悠久的優勢,但亦有市場小、訂單不穩定等困境,難以吸引業者投資建立全自動化生產線,因此有人力成本較高的問題。以儲能系統最重要的電芯為例,台灣產業研發技術不輸中國大陸,儘管產品品質相對較高,然產品出貨價約為中國大陸廠商的1.5倍,大大削弱在市場上的競爭力。因此,電電公會認為需由政府出面整合產業鏈,先從穩定台灣市場訂單、將生產線改造為自動化等方面著手,再協助建立練兵示範場所,才有助於產業打開國際市場。

人才培育、法規建議齊下
聯盟工作成果豐碩
為協助台灣發展儲能產業,2018年1月31日電電公會成立台灣儲能系統產業推動聯盟,至今會員已達到88家。成立超過三年以來,聯盟致力推動儲能產業良性發展,設有政策研究組、技術交流組、產業推動組、秘書處等,全力投入電力交易平台專業人員資格培訓。在第一期電力交易平台專業人員資格培訓人數達到70人,其中共55人參加台電舉辦的資格考試,有48人獲得認證,通過率高達87%,比起業界平均要高出不少。

在儲能政策推動方面,台灣儲能系統產業推動聯盟的工作成果也非常豐碩,2019年與電池協會合作,共同邀請立法委員高潞委員爭取相關儲能政策,於再生能源發展條例中,將儲能建置方案納入用電大戶條款的四個選項中。2021年3月30日爭取儲能系統產業目的事業主管機關為能源局,有助於後續制定相關產業政策。

另,曾重仁亦表示:「2021年3月30日,我們也爭取太陽能案場加裝10%儲能系統,以解決饋線不足的問題,即把太陽能發電超過饋線容量的部分,預先透過儲能系統儲存,待傍晚時分再上傳到電網使用,預計於2022年6月後開始啟動。」至於2022年3月則推動社區大樓緊急電源系統產業標準專案,將鋰離子、釩液流,鈉硫電池等新興儲能系統納入,目前也已獲得主管機關通過,可望於2022年10月底完成。

氫能應用範圍廣 台灣宜部局自產
前面曾經提到,在全球積極發展再生能源版圖中,氫能是非常重要的關鍵技術之一,亦是滿足巨量、長時儲能的重要方案,目前有不少國家已投入氫能發展。以澳洲、智利、沙烏地阿拉伯、北非等綠電充足地區為例,過去幾年已宣布多個大型綠氫計畫,預估2030年氫氣年產量將達1,800萬噸,其中綠氫產量相當於使用93 GW綠電,可望成為全球未來綠氫輸出的國家。至於傳統天然氣生產地區,則可透過碳捕捉與封存技術,在降低碳稅影響之餘,同時扮演氫氣供應的角色,提供給北美、西歐、東亞等能源需求中心。

至於缺乏再生能源或天然氣地區,如日本、韓國與台灣等國家,由於對再生能源需求量極大,短期內幾乎不可能有固定盈餘用於生產綠氫,未來自然也需進口綠氫或藍氫。在此狀況下,台灣應該逐步規劃與建設氫能相關之接收與儲運等基礎設施,在已具氫氣需求之產業園區,如半導體廠區等,於廠內建置P2G設備,藉此調節再生能源間歇性供電之能力,達到提升廠區電力品質之目的。

「藉由此模式,當未來台灣自有再生能源提升到一定占比後,屆時發電尖峰的餘電,可用於生產氫氣,例如亞東工業氣體投資於台南建設的電解水產氫廠,藉此將提供台積電高純度氫氣。」曾重仁解釋:「除產氫之外,還有工業上的製程餘氫,如半導體廠EUV機台設備需使用大量氫氣,此已用過的氫氣純度仍然相當高,其實可投入發電之用,能提供部分廠內用電。」

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氫能發電興起 淨零減碳新選擇
在全球各界積極投入氫能發展下,目前常見氫能發電技術可分成兩種,首先是屬於集中式發電的氫燃氣輪機發電,至於透過燃料電池將氫的化學能直接轉換為電能的模式,則是屬於高度模組化之分散式發電系統,也是今日最受矚目的氫能發電技術。目前這兩種技術台灣都有發展條件,以燃料電池為例,過去20年已在此領域打下良好基礎,如世界高溫型燃料電池發電系統之領導廠商Bloom Energy,有超過一半零組件是由台灣廠商處理,如高力熱處理、保來得、康舒等。

至於燃煤混氨與燃氣混氫部分,台電也已規劃完整的發展計畫,目前在興建中的大潭電廠八號與九號機組,將引進美國通用(GE)推出的新型可天然氣混氫共燒之燃氣輪機複循環機組,未來興達、台中電廠等,亦將部署此類可混氫共燒的燃氣輪機複循環機組。根據美國通用公司提供資料,目前此型燃氣輪機7HA.03最高可混燒50%氫氣,未來機型將可使用100%氫氣作為燃料,達到零碳排之目標。

身為台灣最大能源供應商的中油,近年也積極推動轉型,如將協助中鋼等業者在煉鋼過程中產生的一氧化碳與二氧化碳等大量副產物,轉化為甲烷、甲醇等具經濟價值的化工產品。根據中油的發展藍圖,已將最終能源供應設定為氫能,目前已著手規劃與建設氫氣接收、輸運等站體,預計在2040年~2050年達成氫淨家園的目標。

曾重仁指出,當氫能運用在全球市場達到一定規模後,有望進一步導入其他應用領域,如使用部分氫氣投入交通領域,減輕純電動車對電網之壓力。現今燃料電池汽車技術已經相當成熟,日本政府更在實驗城市建置大量加氫站,是長途駕車的最佳選擇。

考量到新技術發展初期,通常面臨成本價格較高、推廣不易的狀況,政府應發揮政策引導功能,並利用租稅優惠、補助等手段來協助產業發展。而面對此情形,電電公會可扮演雙方媒介,讓學研資源發揮最大效益,同時協助業界培訓人才與技術研發,並提供政府制定標準與法規的建言,有助於厚植台灣儲能產業的發展實力。

 

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