脫碳轉型 實踐氫經濟願景

近年來氫能已經成為各國重要的發展議題。然而把氫當成能源載體只是氫應用的一部分，我們應該更廣義的從經濟面來談，也就是所謂的「氫經濟」。相對應的是石油經濟。廣義來說，石油經濟應包含煤及天然氣等能源來源。以氫經濟取代目前的石油經濟是一個長遠目標，但這個過程充滿各種挑戰，需要持續不懈的努力。

根據美國能源資訊署的資料，一桶原油產出約85.6%為各類動力用油（如汽柴油）以及加熱與工業用油，其他14.3%的產出則提供我們約6,000類日常用品及高科技產品的材料，最明顯的例子就是塑膠及人造纖維。人類據此發展出的石油經濟已有近150年的歷史，從開採，煉製一直到各種終端產品的製造，建構非常龐大的產業鏈以及成熟製程。

據統計，2021年全球石油煉製品市場規模約7,460億美元，這些都是能源及工業產品的上游原料，所影響的產業規模難以估計。考量這些資源都有枯竭的一天，勢必要有另一種經濟結構要發生，而以氫為能源載體及原料是目前看來最佳方案。

人類使用氫氣，就像石油一樣有悠久的歷史，產業與供應鏈都相當成熟，例如煉製石油過程的氫化反應，用於生產氨（肥料），工業用酒精，醫藥，民生用油，矽晶圓製造中用於純化與表面清潔，半導體製程如清洗，退火，蝕刻與表面鈍化等，以及煉鋼製程中取代煤為還原劑等。

根據國際能源署統計，2022年全球的氫氣使用量為9,500萬噸，其中有99.9%均為非能源應用，且以煉製工業所需的4,100萬噸為最大，整體市場規模約在2,500億美元左右。換句話說，以氫為原料的經濟活動已經存在多年，只是其規模尚未擴及能源領域。

氫的化合物在地球有大量蘊藏，最大量的是水，其次是各類碳氫化合物如石油與天然氣等。而目前全球95%以上氫氣生產來自基化石燃料的蒸汽甲烷（天然氣）重組和煤氣化的灰氫和黑氫，過程中大部分沒有捕捉二氧化碳。這使得2022年氫氣生產導致約9億噸的二氧化碳排放。但是這個供應鏈的技術和成本優化已非常成熟，如果要達到脫碳產氫，該思考的是如何針對成本及其下游產品的上漲做出因應，現階段這也是使得氫經濟活動脫碳，所面臨的挑戰。

總計各國宣示到2030年規劃的低碳產氫量是3,800萬噸，其中約2,800萬噸來自使用再生能源電解水（綠氫），其餘1,000萬噸來自石化原料加上碳捕捉（藍氫）。但國際能源署的追蹤報告指出，目前確定投資的僅有4%，55%尚在很早期規畫，其餘的都還在可行性評估階段，所以2030年的目標是否能達成仍是充滿未知數的。

再者，這個目標屆時會是工業用氫的三分之一，有多少會用於發電或是儲能，目前很難預估。麥肯錫顧問公司在2023年的全球能源展望報告中指出，對於綠氫的未來，不論是在製造，成本競爭力，以及投資上都屬於高風險的項目。在未達經濟規模前，除仰賴政府投資以及強制法規，也必須投入積極的科技研發尋找低成本的生產方案，這才是加速實踐氫經濟未來的關鍵。（作者是工研院副院長）