芬蘭經濟就業部:氫能電解須一定規模經濟,仍是待解決問題

2024/04/23 13:47

氫能價值鏈: 氫能運輸網 Hydrogen transmission network

低碳氫能運輸可作為短距氫輸送的試點計畫,例如於工業區或同市(區域)間的運輸。而此計畫可由個別公司投資進行,其他如沼氣、生質甲烷或二氧化碳運輸相關計畫亦可利用此方式進行。未來芬蘭與全球氫能產量及消耗量若顯著增加,則將考慮使用管線輸送,長距離輸送大量氫能,不僅是最具利益之方案,亦可建構氫能運輸網市場及其價格。大型管線網於平衡能源系統扮演關鍵角色,而該運輸網擴展至其他國家後,則需進行歐盟、國際間其他國家及國有企業等合作協定,亦將促使歐盟對氫能市場以及氫能運輸營運商(hydrogen TSO)之監管。

綜上所述,建立大規模氫能運輸系統需於電力及氫氣生產、氫氣使用與傳輸等領域長期且大量投資。若氫氣產量及使用量的增加並無顯著成長,得審慎考量建立氫能傳輸網之必要性。

氫能價值鏈: 儲存 Storage

氫氣的傳輸及儲存仍具挑戰性。一般而言,氫氣僅在極低的溫度(-253℃)下可液化,若能將氫轉化為甲烷或氨,將更易運輸與儲存。然, 氫能於能量轉化間會消耗能量並增加成本。將氫氣轉化為合成甲烷(CH4),其過程所需的二氧化碳(CO2)可透過生質燃料或直接空氣捕獲(Direct air capture, DAC)獲取。另,將氫氣與與氮氣結合生產氨 (NH3),上述氫氣合成之甲烷及氨,可運用於大型船舶引擎。若將氫氣結合二氧化碳則產生甲醇(CH3OH),作為化工業或發動機之燃料。柴煤油等高級碳氫化合物亦可由氫氣製成,但需較多能源生成。

將氫能轉換為電燃料,運用在現代引擎,除提供電力外,亦防止或減緩引擎變化。電能將水轉化為氫氣,而後轉化為電燃料,最終透過內燃機轉化為機械動能,大部分電力已於過程中耗盡,其能源效率非常差,因此,熱能回收過程很重要。

另,在能源轉型期間,電燃料與生質燃料同等重要。碳捕獲利用 (Carbon Capture and Utilization, CCU) 技術運用在燃燒生質燃料,並回收其中二氧化碳。若將捕獲的二氧化碳儲存在地質,則為碳捕存(CCS)技術。因此,近年除氫能技術(電解槽、燃料電池、傳輸和儲存)外,CCU及CCS等技術亦是積極研發目標。

長期以來,石油產業在源頭分離二氧化碳,並將其抽回送存,因芬蘭境內尚無二氧化碳地質儲存設備,二氧化碳將透過船運送至北海閒置油氣田儲存。與已知氫能開發技術、 CCU及CCS 等產業相同,其運營成本仍然昂貴。

氫能價值鏈: 產製 Production

由於氫能電解設備價格昂貴,連結電網之設備,如風電裝置,亦須額外電力,因此氫能電解須一定規模經濟,仍是待解決問題。

另,電解及燃料電池技術雖早已問世,但仍有許多待開發之技術,包括更便宜之設備、減少貴金屬含量、提高效率、延長使用壽命及提高耐用度等部分。電解設備造價現已減半,預計十年內將持續降價。如同太陽能板產業發展,中國在電解設備市場具有價格競爭優勢,即中國大量生產廉價商品,歐洲則長於高階昂貴設備,歐盟執委會正極力阻止此趨勢。

電解設備和燃料電池主要分為三種類型,而各類型裝置使用處於不同發展階段。電解過程中,從水中產生氧氣、氫氣及熱能,其中運用電解產生的氧氣及熱能,加上燃料電池所產生電力,可降低成本。(資料來源:經濟部國際貿易署)

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