台灣正式進入「氫能元年」,氫能納入能源管理法,政府宣示2050年氫能發電占比將達9~12%,氫能題材股有了新的著力點。是否帶動相關儲能發電股順勢反彈,值得留意。
全球力拚節能減碳,各國相繼定出2050年達成淨零碳排,氫能源因發電過程中不會產生碳,成為淨零碳排重要的選項之一,根據國際能源總署規劃,2050年若要實現淨零碳排,氫能源必須佔總體能源供給的13%,目前氫能尚屬萌芽階段,多數先進國家都提出國家戰略,發展氫能應用。
氫燃料是H2+O2的結合,燃燒之後只排放水,名為燃料,其實是利用二者的電位差(低電位發生氧化而放出電子,高電位發生還原而得到電子),將化學能轉為電能,同時產生部分的熱,過程中沒有碳排,是實現碳中和的最後一哩路。
▲資料來源: 能源教育資源總中心/成功大學機械系
氫能源為各國能源發展項目
另外,氫的能量比石油、天然氣還要高,是石油的三倍,天然氣的五倍,具有長期儲存、隨時移動的特性,被公認是取代石油最佳的選項。也因為氫的來源可從水取得,沒有像石油限制在某些國家,因此,各國都把氫能源作為國家能源的發展項目。
氫H2一般以化合物的方式存在大氣中,常見的化合物有水(H2O)、甲烷(CH4)、乙醇(C2H6O)等,想要得到氫氣,就必須從化合物中把氫提出來,提出的方式有二種:
一、電解法,將水進行電解,使氫離子和氧離子分開來,過程中不會產生碳,是真正的綠色能源,但成本非常高昂,目前尚待突破成本的壓力。
二、蒸氣重組法,是將煤氣(CO)或天然氣(CH4)加水蒸氣(H2O)進行化學反應,產生氫氣(H2),但是過程中會產生碳排釋放到空氣中,不過成本低廉,是目前工業最常用的製氫方式。
氫能分為三類,分別是灰氫、藍氫、綠氫。灰氫是天然氣和水蒸氣的重組,透過化學反應產生氫氣,成本很低,是目前工業製氫最常見的方式,但會產生大量的碳排,與國際節能減碳趨勢背道而馳。
藍氫同灰氫一樣,用天然氣產生氫氣,但是在排碳的過程中,會加入碳捕捉程序。綠氫的原料是水,利用再生能源發電,電解水產生氫氣,不會產生碳排,但是成本很高。
氫能源應用範圍很廣,大致上分為四大領域,一、交通領域,如各式車輛、船舶、飛機;二、分散式能源,如充電樁、大樓發電、工廠發電;三、備用電源,如通信、緊急備用電源、獨立電網;四、特殊應用,如急難用電源、航空用電源等。
氫能是實踐淨零碳排重要項目
氫能作為實踐淨零碳排的重要項目,根據IEA「2021年全球氫能回顧(Global Hydrogen Review2021)」報告,2020 年全球氫氣需求量約為9,000萬噸,大多數是由化石燃料生產而來,造成碳排放近9億噸。至2050年氫氣需求量將增加六倍,達5.3億噸。
Deloitte發布全球綠氫(green hydrogen)展望報告指出,全球氫能市場將在2030年超越液化天然氣,並在2050年達到每年1兆4,000億美元規模,亞太市場將占6,450億美元,成長動能強勁。
全球發展氫能源,以韓國跑得最快,日本次之。韓國政府在2018年8月首次將氫能經濟納入「革新成長戰略投資方向」,確立氫能車與燃料電池兩大主力技術雙管齊下,目前已有超過200座加氫站,三萬輛氫燃料電池車(FCEV)掛牌上路,及氫能巴士穿梭在20多座大小城市,成績在國際名列前茅。
日本在311福島大地震以後,2017年12月率先提出全球第一個《氫能基本戰略》,目標至2030年有 80萬輛燃料電池汽車以及 900座加氫站,目前日本境內有1.59萬台氫能車,142座加氫站。
美國在2021年通過《基礎建設法》,將在未來五 年提供80億美元的經費,打造氫能生產樞紐。歐盟於2022年9月預計投資 30億歐元成立歐洲氫能銀行(European Hydrogen Bank, EHB),促進再生氫能生產的投資,以實現歐盟在2030年之前生產1,000萬噸再生氫能源。
台灣2050年氫能需占總能源 9~12%
台灣方面,2022年國發會已將氫氣能源應用,納入「淨零12項關鍵戰略」中的重點項目之一,由經濟部建立「氫能推動小組」,從氫氣應用、氫氣供給、氫氣基礎設施,三面向布局八項推動氫能的措施,目標在2050年氫能占比總能源 9~12%。
工研院預估,2050年氫氨需求約750萬噸,其中氫氣約435萬噸、氨約315萬噸。其中進口氫氣約325萬噸、約75%,自產氫氣110萬噸、約25%,工研院提醒,臺灣要如何掌握氫來源穩定性,相當重要。
過去氫氣的純度一定要99.99%才能發電,但是石化產業產生工業副產氫(餘氫),純度只有50%左右,工研院衍伸公司氫豐綠能突破技術瓶頸,研發出混氫發電系統、氫燃料電池金屬板電堆兩項核心技術,透過混氫發電系統,純度50%的餘氫也可以發電。混氫燃料電池目前是市場上的主流,包括日本豐田TOYOTA、韓國現代(Hyuadai)的氫能車、德國的氫能火車,全部都是這類型燃料電池。
民間部分,由中油帶頭衝,第一座加氫站今年底將落腳高雄,氣體供應商聯華林德也不落人後,今年五月攜手和泰車進攻「氫能源車」,將台南樹谷工業園區建置加氫站,計畫今年底前完成安裝並運行。
2023年為台灣氫元年正式啟動
五月十二日,彩碤新能源、研華聯手打造第一輛氫能源電動巴士原型車在台北亮相,八月十四日載板大廠欣興電子斥資新台幣40億興建「氫能燃料發電系統」舉行啟用典禮,固態燃料電池大廠BE(Bloom Energy)執行長K.R Sridhar也前來祝賀,諸多的盛事,宣告2023年為台灣氫元年正式啟動。
事實上,過去十多年,台灣業者早已悄悄布局氫能源,供應鏈已漸漸成形,其中以中興電發展最早。中興電2008年即跨足氫能源領域,採用甲醇重組的方式來產生氫,應用在 「移動車載」和「發電」這兩大領域。
為完整布局氫能事業,2023年初分拆出氫能事業,租下華亞科技園區4000坪廠房,正式啟動「氫能華亞園區A+」計畫,生產甲醇重組器及燃料電池,應用於氫能機車,預計九、十月生產,銷往印度;氫能汽車最快明年銷往美國、印度及沙烏地阿拉伯等市場,明年氫能事業將顯著貢獻營收。
高力和康舒為Bloom Energy供應商
另外,BE(Bloom Energy)為全球規模最大的固態燃料電池(SOFC)、氫燃料電池製造商,有近三成的關鍵零組件來自台灣。高力(8996)和康舒(6282)同為BE的供應商,高力提供燃料電池和氫電解槽,康舒則提供燃料電池電源供應器,2021年BE取得南韓SK集團45億美元氫能燃料電池設備大單,未來三年內將陸續交付,帶動高力及康舒燃料電池元件的中長期出貨。
前述提到,國內最大氣體製造廠商聯華林德(聯華與德商LINDE合資,前身為聯華與英商BOC合資的聯華氣體)攜手和泰汽車,專案引進最新氫能電動車TOYOTA MIRAI,台南樹谷加氫站今年底落成。母公司聯華神通集團2022年2月攜手氫氣燃料電池商用車的供應商Hyzon Motors Inc,預計2023年首批氫能卡車將抵台。
回顧過去二十年,日本TOYOTA和德國BMW都有推出氫能源車,但都沒有成為市場主流,原因在於加氫站不足,理周投研部認為,商用車、卡車、巴士等因無法承受過重的電池,現階段發展氫能源車較有機會。
不過,一般企業對於節能減碳的需求沒有碳排大戶強,要購買氫能源車還是要看政府對燃料是否有補助。另一方面,如果必須以天然氣作為氫氣取得的來源,那麼天然氣的成本價格將會影響氫氣的價格,若全部用水電解,成本更是居高不下,總歸一句,氫能源車是否發展,政府補助政策才是關鍵。