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迎氫時代,「未來燃料」真的來了?

提要

綠能向前衝1〉邁向「氫能共和國」 德國還要過三關

德國氫能雖領跑全球,但實際仍有三大挑戰待解。張智傑攝
德國氫能雖領跑全球,但實際仍有三大挑戰待解。張智傑攝

本文共2590字

遠見雜誌 文 / 傅莞淇 攝影 / 張智傑

長久以來,可達成零碳排的氫能,被稱為「未來的燃料」。隨著全球氣候變遷日益嚴重,加上化石燃料價格高漲的進逼,氫能變成刻不容緩的國家大計。未來,真的要來了嗎?

走入結構整齊、頗具綠意的德國愛爾朗根(Erlangen)園區,穿過比尋常辦公建築更低調的門廊,《遠見》採訪團隊來到西門子能源(Siemens Energy)的電解槽生產廠。還未來得及坐下,新能源事業部營運長舒茲(Kai Schulz)就對著我們說:「你們知道這座工廠,就要關閉了吧?」

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經營氫能業務超過30年後,西門子能源砸下3000億歐元,在柏林打造全新超級工廠,預計2023年秋天開幕。據舒茲描述,那將是德國工業4.0實力的實現。生產線上的機器人,將從一台提升到四台,工時也從一班增至三班,以高度自動化流程,24小時不停工。

相對於愛爾朗根廠區每年約可生產400個氫能電解槽的電解池組(stacks),柏林新廠第一年便可生產1000個。2025年後,年產量預計超過3000個。

移址是為了大幅提升產量,舒茲解釋,「絕不是為了更靠近需求所在地。因為,需求遍布全球。」

自從2011年推出首項氫能產品「Silyzer 100」電解槽,11年來,電解效能大幅提升,成本也縮減到起初的1/10以下。「我們的產品已具有市場競爭力,準備好增產,」舒茲說綜觀全球,他相信氫能業務即將蓬勃發展。

能源危機成加速器,全球啟動2000個氫能發展計畫

氫能即將起飛,這句話已耳熟能詳。電解製氫技術存在已久,早在19世紀就有氫燃料電池。除了支援太空任務,1960年代以來,汽車業不乏引入氫能的嘗試,只是氫能汽車如終未能掀起風潮。即便氫能被視為最有機會取代化石燃料的潔淨能源之一,但礙於價格缺乏市場競爭力,「未來燃料」仍屬未來。

但此次,氛圍略有不同。從西門子能源,到德國鋼鐵巨擘蒂森克虜伯(ThyssenKrupp)等公司的加碼投資;德國氫能顧問希利格(Thomas Hilig)觀察,企業的加入,是這波氫能熱潮不同於以往的關鍵面向。

氫能承載各界期望,各國媒體採訪邀請已多到讓西門子能源應接不暇,舒茲表示,能源危機確實加速了許多既有的氫能計畫,也增生了新計畫。

據國際能源署(IEA)統計,至2022年10月,全球已有近2000個氫能發展計畫。歐洲仍居領先地位,但砸下大筆預算補貼綠氫的美國,正準備彎道超車。

政府的積極支持與企業跟進,綠氫預計可在2030年跌破每公斤2美元。在再生能源豐沛的地區,甚至可能降至每公斤1美元。

烏克蘭戰爭引發的能源危機,瞬間縮短、甚至弭平了灰氫與綠氫之間存在已久的價差。

戰前,灰氫的成本約落於每公斤1~2美元。隨著碳價疊加,綠氫贏得價格競爭力,似乎只是早晚的事。

但綠氫目前產量仍小,這波能源危機,亦耗損許多企業進行中長期投資的財務能力,有些企業可能來不及看見,「但我希望大家都存活下來,一起打造一個可靠的氫能市場。」舒茲說,「市場足夠容納我們全部。」

以氫發電,固然有利加速淨零碳排,但氫能最能發光發熱的舞台,會在重工業與交通運輸領域。

傳統排碳量大的能源密集產業,如化工業,已使用不少灰氫,理論上,可以直接替換綠氫。鋼鐵業則需要改造製程或轉換設備,但也已有成功案例。至於卡車、貨櫃船等電氣化門檻較高的運輸機具,使用以氫為基礎的合成燃料(e-fuels),就是一條出路。

2022年12月,西門子能源投入兩年打造的南智利「Haru Oni」廠區剪綵開幕,此處生產的綠氫燃料,首批試用者,將是保時捷的傳統燃油引擎。

「除了風和水以外,那裡什麼也沒有。」提起Haru Oni廠,舒茲說,「這正是我們需要的。」其電解槽由來自風機的綠電驅動,產生的氫再與空氣中捕捉的二氧化碳結合,加工為合成燃料。這些燃料不僅可用於既有基礎建設,也可為現存的燃油車,降低碳排。

人才、技術、時間,三大跨欄仍待跨越

德國的氫能之夢,其實已醞釀數十年。早在1999年,德國便設立歐洲首座商用氫氣卡車及汽車加氫站。截至2021年底,歐洲的228個加氫站中,就有101個位於德國。

這些加氫站,目前可能還有些乏人問津,人潮遠比不上一旁的傳統加油站。但在政府金援下,至少數千輛氫能貨車即將陸續上路。即便如此,要迎來氫能時代,德國還有許多跨欄得跨越。

德國聯邦外貿與投資署(GTAI)負責氫能業務的資深投資顧問斯托比茲(Heiko Staubitz)表示,目前德國的氫能發展,還處於擴大產量與運輸量能的階段;例如,建造電解槽、氫能運輸管線都需要時間。綠氫要在能源系統中發揮重要作用,至少仍需幾年的時間。

政府估計,到了2030年,德國將需要90~110TWh(900~1100億度)的氫能,遠非本國產能可滿足。也因此,在90億歐元規模的國家氫能戰略中,德國撥出20億歐元進行國際合作。基本策略是,出口氫能技術到再生能源豐沛地區,再進口價格較低的綠氫。

看準非洲前殖民地納米比亞的綠氫潛力,2021年,德國成為第一個與納國建立正式伙伴關係的國家。擁有豐沛陽光、風能與可開發的大片土地,加上人口密度較低,納米比亞預計在2025年前,就可開始出口綠氫。這類合作模式,在提升能源安全的同時,也可為開發中國家提供工作機會及經濟產值。

氫能進入尋常百姓家?樂觀期待仍需要彈性因應

然而,在高通膨、高利率、高技術人才不足,以及供應鏈仍不穩定的環境中,要加速提升綠氫產量及基建,是一大挑戰。舒茲亦指出,氫能市場本身的不確定性,也為企業增添考驗。

在公私協作下,IEA估計,氫能若能大幅增產,可望在2050年支持全球10%能耗。但氫能是否會走入尋常家庭的日常生活,或是只在必要的工業生產環節現身,尚未有共識。

德國經濟研究所(IW)能源政策研究員庫珀(Malte Kuper)指出,目前不只是氫能市場尚未成形,也缺乏能支持綠氫產品的市場。車廠能花更高價格購買綠鋼嗎?消費者願意多付錢買綠鋼車嗎?經營能吸收綠色溢價的市場,將是不可忽略的環節。

庫珀表示,德國或歐洲都想將自己打造為領先世界的氫能核心。德國許多天然氣基礎設施可改造為氫能所用,但歐洲勢必得進口大量氫能來滿足所需,也已積極建立國際合作關係。但前進氫能社會未來,是很大挑戰。需要的不只是競爭,更是全球性的合作。

【本文摘自遠見雜誌2月號;更多文章請上遠見雜誌官網:https://www.gvm.com.tw/

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