第121期
2022 年 10 月 26 日
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制备成本下降、应用范围增广:氢能源未来充满想象空间
蒋士棋/北美智权报 编辑部

本刊在前文(EPO专利报告:制备氢燃料,水电解技术未来可期WIPO发布氢燃料电池专利报告,中国专利申请量领先全球)曾经介绍过在净零排碳的国际趋势化,氢气产业有着极大的发展潜力。那么,氢能源到底有什么魅力,引得世界各国纷纷投入呢?

随着2050年净零碳排的目标渐渐成为全球共识,扬弃传统碳能、拥抱再生能源也成为各国政府与企业的首要目标。而在众多能源选项中,过去总被认为成本高、效益低的氢能,渐渐成为明日之星。

举例来说,台湾的2050净零碳排路径中,氢能在电力、非电力部门都扮演重要角色。在非电力部门中,年排碳量必须从现在将近150Mt(百万公吨)大幅降到22.5Mt,需求缺口的部分就将由氢能、生质能等技术补强;至于电力部门,在2050年的需求增幅将超过50%的模拟情境中,氢能也将负担9%~12%的供给量,也将积极探索进口绿氢、余电产氢的可能性。

图1:台湾2050净零排放路径

数据源:台湾2050净零排放路径及策略总说明

氢气应用面向广,净零碳排中角色将更吃重

氢气的「类石化特性」,是它在这波能源转型期备受青睐的第一个原因。台湾资策会市场情报中心(MIC)产业分析师杨海岚指出,氢气有电力多元转换(Power-to-X)的特性,可以串联低碳发电端与产业部门,「像是用于交通运具的『燃料』跟工业制程里的『原料』就可以相互替代,」

此外,比起其他再生能源的无法储存窘境,杨海岚也补充,氢气已经可以实现长时间储存,也可以使用低温方式进行运送。「如果某个时期的再生能源生产过剩,就可以用这些余电来大规模制氢再储存起来,就可以实现跨季节、跨地区还有跨产业的能源调度。」

依据各国氢能政策目标,杨海岚表示,到2050年时,全球对氢气的总需求量可能超过3亿吨,「而且会先成为传统高碳排工业的主要能源,像是钢铁、炼油、化学等,」她估计,目前主流的制氢方式仍为从石化能源中制备(灰氢),但随着再生能源以及水电解技术的进步,再生能源制氢(绿氢)和低碳制氢(蓝氢)的成本也会逐渐降低。如果把灰氢需负担的碳税考虑进来,她认为,在2030年前后,灰氢与绿氢/蓝氢的生产成本很可能就会发生交叉,届时可望看到氢经济的全面商业化(图2)。

图2:蓝氢/绿氢与灰氢制造成本变化

数据源:来源: Hydrogen Council (2021),MIC整理,2022年10月

日本与澳洲已实现第一桩液态氢国际运输

当然,高瞻远瞩的企业不会等到商机真的成熟了才出手,已经有许多产业龙头默默地抢进这块处女地。以国际贸易为例,今年2月有一艘从澳洲Latrobe Valley制氢厂开出的低温液态氢货轮,与日本的川崎重工合作,将整船的液态氢运抵日本神户,成为第一桩国际氢气运送。杨海岚表示,目前全球已经有超过90个的氢能双边贸易规划,「氢气很有可能成为下一个新兴的能源贸易目标。」

在氢能的使用上,也已经看得到日渐成熟的案例。2020年在西门子的能源部门(SIEMENS ENERGY)主导下,结合了德国太空中心以及四家公司和大学共同成立了HYFLEXPOWER计划,目标是建造出全球第一个工业级的氢气发电机。今年8月时,HYFLEXPOWER也宣布以取得法国政府的氢气生产、储存以及发电许可,初期目标仍以天然气混烧30%氢气进行示范,但在2023年就会以100%的氢气进行发电。

图3:HYFLEXPOWER立志建造全部使用氢气运转的工业级发电系统

来源:https://www.hyflexpower.eu/

另一个值得一提的案例是瑞典的钢厂:H2 Green Steel。这家2020年才成立的公司,策略就是利用工厂当地的再生能源生产氢气,再结合电炉、还原铁等技术生产「绿钢」,8月底时更成功与BMW签下供货协议,将从2025年开始向BMW供给低碳生产的钢材,而BMW也将提供H2 Green Steel 40%的废钢料。而在10月19日,H2 Green Steel也刚完成B轮的股权融资,从新加坡国家投资公司(GIC)这些大型投资法人手上,募得了高达2亿6千万欧元的资金。

由于全球对于能源的需求与日俱增,自然不能放过这波绿氢商机。杨海岚认为,可以透过投资的方式参与国际绿氢开发计划以掌握关键技术,企业也应该考虑及早导入氢能应用,加速转型的进程,才能提早布局氢能经济的完整生态圈。

 

数据源:

  1. 「能源转型-国际氢能发展趋势下之台湾产业机会」研讨会资料,MIC Forum Fall,2022/10/04
  2. H2 Green Steel and BMW Group sign final agreement on delivery of CO2-reduced steel, H2 Green Steel, 2022/08/19

 

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作者: 蒋士棋
现任: 北美智权报资深编辑
学历: (台湾)政治大学企管系
经历: 天下杂志记者
今周刊记者

 


 





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