專題報導

    「綠氫」強勢崛起 有望重塑未來地緣政治版圖

    文/王振益(台達基金會低碳生活部落格寫手)

    要達成2050年將地表升溫控制在1.5°C的氣候目標,氫氣必須貢獻多達12%的終端能源使用量,屆時由綠氫產製的低碳電力,足以貢獻全球三成用電量。
    去年底的COP26會場,已有不少國家提出氫能相關的政策規劃。攝影:高宜凡
    去年底的COP26會場,已有不少國家提出氫能相關的政策規劃。攝影:高宜凡

    近來爆發的烏克蘭與俄羅斯戰爭,成為舉世關注的頭條新聞,被各方評為將改變往後國際能源走勢和地緣政治版圖的一場戰役。然而,廣被看好的氫能,也可能成為一股影響21世紀能源應用的強大能量。

    去年底結束的聯合國氣候會議COP26,各國紛紛呼應2050年淨零碳排目標,但類似重工業、航運等「難減排部門」(hard-to-abate sectors),卻苦無足以代替傳統化石燃料的解方,在一片期待聲中,以再生能源產製的「綠氫」(Green Hydrogen),成為各方盼望許久的救世主。國際再生能源署(IRENA)剛發表的《能源轉型的地緣政治——氫氣部分》(Geopolitics of the Energy Transformation: The Hydrogen Factor)報告,更直指它將是改變未來地緣政治局勢的明日之星。

    2050控制升溫在1.5°C內:氫要選對顏色、須貢獻全球12%能源使用量

    事實上,氫能的來源有很多種,主要差異是製程上的不同,也造成排碳量有所差異。

    各種氫氣的製程與碳足跡有所差異,綠氫(右)目前使用率仍低。圖片來源:擷取自IRENA報告
    各種氫氣的製程與碳足跡有所差異,綠氫(右)目前使用率仍低。圖片來源:擷取自IRENA報告

    該報告以「灰氫」代表用化石燃料產生的氫氣,「藍氫」代表化石燃料製程加上碳捕捉,以再生能源電解製造的才叫「綠氫」。時下坊間用的多是灰氫(多以天然氣產生),成本雖低,但碳排高。而近乎零碳的綠氫,則因成本較高,產量甚為稀少。

    在理想狀態下,工業大戶可將氫氣作為燃料發電,一來替代化石燃料,也不會產生排碳,成為應對氣候變遷的最佳解方。

    IRENA估算,若要達成2050年將地表升溫控制在1.5°C的氣候目標,屆時氫氣必須貢獻多達12%的終端能源使用量,這般水準是現階段的四倍以上。換算成電力的話,由綠氫產製的低碳電力,足以貢獻全球三成用電量。

    發電之外,氫氣還能運用在很多領域,如合成氣體或燃料、產製工業原料(如甲醇、氨),甚至可以產熱、供暖;或當成運輸工具的動力來源,潛在需求非常高。不過,要增加氫氣的產量、並且降低價格,眼下仍有許多挑戰,如:技術成熟度、缺乏基礎建設、政策支持與法規標準等,當然,更要有充足的綠電才行。

    從發電、供暖、工業到運輸,氫能的未來應用充滿想像。圖片來源:擷取自IRENA報告
    從發電、供暖、工業到運輸,氫能的未來應用充滿想像。圖片來源:擷取自IRENA報告

    然而,氫能被看好的理由,不只在於能源應用領域,不少專家還認為,它有機會一舉改變20世紀由化石燃料宰制的地緣政治版圖。

    國際市場新寵兒 能源進出口面貌將大洗牌

    進入淨零排放時代,往後各國除了自身掌握的再生能源,可以進出口的綠氫,便是21世紀的能源市場新寵兒。《能源轉型的地緣政治——氫氣部分》預言,到本世紀中,會有多達1/3的綠氫從國外進口貿易而來。

    屆時,國際上主要的能源出口大戶,極可能轉移到非洲、中東、澳洲、美洲,因為這些地方都有大片土地及熾熱陽光,太陽能和風力潛力龐大,也有多餘的綠氫可外銷,諸如:澳洲、智利、摩洛哥、沙烏地阿拉伯、美國,都有機會成為綠氫大國。

    對此,各方早就積極部署。IRENA統計,目前全球已有超過30國在研擬國家氫能策略。無法大量產氫的國家也別洩氣,因為產氫過程也需要電解槽、燃料電池等相關技術,可以當成未來氫能經濟的參與路徑,適合日本、南韓等工業發達國家。誠如IRENA總幹事Francesco La Camera所言:「綠氫將為能源市場帶來多樣化的應用和參與者。」

    2050年的低成本綠氫潛力區域,非洲、中東、美洲、澳洲最被看好。圖片來源:擷取自IRENA報告
    2050年的低成本綠氫潛力區域,非洲、中東、美洲、澳洲最被看好。圖片來源:擷取自IRENA報告

    當然,沒有一種能源是沒有缺點的。大量產氫同樣會有些環境衝擊。一般說來,燃燒氫氣只會產生水,不會污染環境,不過,用綠能電解製氫的過程,就得耗用水資源,對缺水國家來說,或許是個隱憂。

    《能源轉型的地緣政治——氫氣部分》分析,到了2050年,全球每年產氫耗水約需248億立方公尺,還不到農業灌溉用水(2.77兆立方公尺)的1/100,影響應該不大。

    此外,由於氫可以製氨,而氨又是製造肥料的原料,若將太多氫投入能源用途,恐會影響農業生產,間接推升糧食價格。因此,最好的解決方法即是推廣天然堆肥和永續農法,取代化學肥料的施用。

    IRENA最後建議,各國應持續加強佈建再生能源,不僅可減少仰賴進口能源,還能作為今後打造綠氫的基礎燃料。但要注意的是,現有的再生能源應優先用於發電,有多餘的再製氫。至於產業界的推廣應用,也要訂好導入次序,以集中式及替代性差的產業優先,如工業製氨與甲醇等。

    大量產氫必須注意當地的水資源多寡。圖片來源:擷取自IRENA報告
    大量產氫必須注意當地的水資源多寡。圖片來源:擷取自IRENA報告

    參考資料

    ※本文為低碳生活部落格與環境資訊中心共同刊登之〈「綠氫」強勢崛起!有望重塑未來地緣政治版圖

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