——談綠色氫能目前在國際的討論和應用
共同企劃／低碳生活部落格、環境資訊中心；文／陳米蘭（台達基金會低碳生活部落格寫手）
能源轉型，代表用綠電來取代化石燃料的使用。但對鋼鐵、水泥、石化產業、長程空海運輸來說，只依靠電力往往無法有效支撐產業的正常運轉。綠色氫能因此提供了這些產業另一個選擇。
綠色氫能產生的原理是通過綠電把水（H2O）還原成氫（H2）和氧（O），氫能被儲存後能被運送到不同的國家和產業（見下圖）。氫比大多數氣體的導熱係數都高，並具有沸點低、易燃燒等特性，因此氫被視為具有高能量密度的多功能能源載體，並可以藉由其化學反應作用生產各種合成燃料和原料。
不同於用再生能源電解產生的氫能，目前也有所謂的「灰色氫能」、「藍色氫能」和「青綠色氫能」（見下圖）。灰色氫能指的是用化石燃料（煤炭或甲烷）經過蒸氣重整（steam reforming）或氣化技術（gasification）所產生，過程中會產生大量的二氧化碳。藍色氫能則依循灰色氫能，一樣使用化石燃料，並在過程中加入碳封存技術（carbon capture and storage, CCS）——現階段的氫能有四分之三都是用這種方式生產，但即使在最佳化的狀態，CCS目前大約只能捕捉到85－95%的碳排放量。而青綠色氫能則是結合天然氣和甲烷達成熱裂解技術（pyrolysis）來產生氫能，但這項技術還尚未成熟。
根據International Renewable Agency（IRENA）的資料，目前氫能的生產還是以天然氣和煤炭為主，合計產量大約占95%，電解產生的氫氣約占全球氫氣的5%。而綠色氫能目前還沒有任何一個國家有技術達到量產的階段。
雖然綠色氫能的技術還在發展階段，許多國家已經將綠色氫能視為在2050達到碳中和的關鍵，並開始投入大量研究資金，嘗試克服技術端和商業端的困難。像是歐盟、法國、義大利、德國、奧地利、西班牙、荷蘭、挪威、義大利、葡萄牙、澳洲、加拿大等國，都已經將綠色氫能納入COVID-19疫情後的綠色復甦方案。
以歐盟為例，目前氫能（大部分運用於塑膠和肥料產業）僅占不到2% 的能源消耗、並有96%的氫能仍是以化石燃料製造。為此，歐盟執委會在2020年七月訂立了「綠色氫能發展策略」，預計在2024年達到至少6GW（1 million tones）的綠色氫能，並在2030年將氫能整合進能源系統並達到40GW （10 million tones），預計2030年起綠色氫能將被大量運用在難以減碳（hard-to-decarbonize）的部門。
根據World Energy Council 的報告（見下圖），目前大部分國家預計將綠色氫能主要運用在交通部門（長程飛行、航運）、產業（鋼鐵、化工等）、能源產業（儲能），而西班牙、烏克蘭、俄羅斯、澳洲和摩洛哥因為再生能源的優勢，則計畫將綠色氫能出口到其他國家。
綠色氫能的確為許多國家提供加速整體能源轉型的關鍵，但對再生能源占比非常低的國家（如台灣，根據台電2020年再生能源發購量只有5.8%）該怎麼藉由綠色氫能邁向轉型呢？
在2021年的柏林能源轉型對話（Berlin Energy Transition Dialogue）上，日韓等能源智庫為再生能源發展受限的島國指出幾個關鍵：再生能源需要擴大發展並使價格降低，才能使綠色氫能有市場競爭力 ; 綠色氫能需要優先使用於難以減碳部門；與此同時，必須建立國際綠色氫能認證與交易機制，並以進口（例如向澳洲購電）政策補足產能缺口。
※本文為低碳生活部落格與環境資訊中心共同刊登之〈拚21世紀中氣候中和 綠色氫能將成為航空、鋼鐵「難減」產業的救星？〉
參考資料
- 能源報導（2004）明日綠色能源之星──氫能源
- IRENA (2020) Green Hydrogen: A Guide to Policy Making
- RENA (2020) Green Hydrogen: A Guide to Policy Making
- EU (2020) EU Hydrogen Strategy
- What role for clean hydrogen towards climate neutrality? The perspective of international think tanks. BETD Official side event. Agora Energiewende
