能源危機反加速氫經濟?跟著IEA盤點全球氫能趨勢

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隨著太陽光電、風電等發電技術日益成熟、成本不斷下降,IEA預估到了2030年,每公斤綠氫成本有機會降到1.3~4.5美元(約台幣42-145),相當於每發一度電只要0.039-0.135美元(約台幣1.3~4.5)

(圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

COP27大會即將召開,今年會場最火熱的議題之一,鐵定是俄烏戰爭爆發以來引發的能源緊張和通膨危機。而在其影響下,不僅加深各國能源自主的危機意識,也進一步加速了全球淨零減碳的推進力道。

既然天然氣供不應求,自製氫能,便成為裝設再生能源之外的另一熱門選項。從國際能源總署(IEA)剛出版的《全球氫能回顧報告》(Global Hydrogen Review 2022),不難察覺這樣的轉變趨勢。

全球氫能需求回升,2030發電裝置容量上看3.5GW

《全球氫能回顧報告》分析,2021年氫能需求已回到疫情前的水準,來到9,400萬噸,比2020年小幅成長5%,約可貢獻全球2.5%的能源消費,主要消費國家依序為:中國(占三成)、美國、中東、歐洲及印度。


全球氫能需求已回到疫情前的水平。 (圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

報告統整各國現行政策(STEPS),到了2030年,全球氫能需求會爬升到1.15億噸,但若以各國宣示的減碳承諾(APS)估算,氫能需求會再成長到1.3億噸。然而,距離2050年淨零的目標情境(2030年各種氫能需達2億噸),依舊有段差距。

至於現階段的氫能應用,大多為做為傳統煉油原料,去年只有4萬噸氫能投入重工業、運輸、建築等新領域,以燃料電池電動車(FCEV)的需求最多。

不過,近年在各種低碳領域,已有越來越多創新計畫在推展。像是鋼鐵業,以純氫取代化石燃料直接還原煉鋼,2030年便有180萬噸低碳氫的需求;運輸方面,全球首部氫動力火車已在德國運行,以氫能或氫基燃料(如氨)做為遠程航運燃料的構想,也有上百個示範計畫。

而大家最熟悉的發電端,氫、氨均可替代化石燃料產製低碳電力,加總各方宣示計畫,預估到了2030年,全世界至少有35億瓦(3.5GW)的氫能發電裝置容量。

只是,未來需求如此蓬勃,不少人擔心,這麼多氫能要從那裡來?

「低碳氫」未來看漲,十年後成本可望降低

按不同生產原料區分,可將氫能分為三種從化石燃料來的稱為「灰氫」,化石燃料製程搭配碳捕捉利用及封存(CCUS)的叫「藍氫」,用再生能源電解製造的才叫「綠氫」。坊間描述的低碳氫,是指藍氫與綠氫,現階段市面上的氫能幾乎都來自化石燃料,換句話說,未來低碳氫的產能擴張才是關鍵。

IEA估計的2030年低碳氫生產配置。 (圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

儘管去年氫能規模回升到9,400萬噸,但,其中屬於低碳氫的還不到100萬噸,而且多屬藍氫。此外,目前的氫能生產計畫大多還在規劃階段,進入最終投資決策階段(Final Investment Decision)的僅有4%,就算全部付諸實行,2030年合計產能也不過160~240萬噸,距淨零願景所需的低碳氫產能(2030年約需1億噸)仍是杯水車薪。

分析幾種產氫技術的均化成本。現階段以天然氣製氫的成本最低,每公斤約1~2.5美元(約台幣32~80元),若搭配CCUS技術,成本會提高到1.5~3美元(約台幣48~96元),再生能源電解產氫,則是目前最貴的產氫技術,每公斤成本高達4~9美元(約台幣129-290元)。

不過,隨著太陽光電、風電等發電技術日益成熟、成本不斷下降,IEA預估到了2030年,每公斤綠氫成本有機會降到1.3~4.5美元(約台幣42~145元),換算成能量密度,相當於每度電只要0.039~0.135美元(約台幣1.3~4.5元)。

各種產氫技術的均化成本比較。 (圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

打造潔未來,政策支持很重要

在能源危機與淨零減碳的趨勢下,各國政府陸續將氫能納入政策藍圖。《全球氫能回顧報告》統計至去年9月,已有26個國家規劃發展氫能策略,低碳氫產能目標也較往年翻升,預計到了2030年,全球電解裝置容量可來到1,4501,900億瓦(145-190GW)

可是,相較於產製氫能的熱度,終端應用似乎還不夠積極。

IEA觀察各國的2030年宣示目標,大概只有4%氫能會投入工業部門,以歐盟最為積極,如今年五月公布的「REPowerEU」計畫,便提出2030年境內生產1,000萬噸、同時進口1,000萬噸綠氫的目標,將用於工業、運輸等難減排部門。目前全歐洲冒出了20個「氫谷(hydrogen valley)(1)」,可視為往後的氫經濟發展指標。

全球已有26國規劃或宣示氫能發展策略。 (圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

值得一提的,還有氫能貿易的進展。今年,從澳洲至日本,完成了全球首次「液態氫」國際運輸,目前也有多個大型氫能出口計畫展開,預估到2030年的氫氣出口量將達到每年1200萬噸,進口地區以德國、荷蘭、日本居多。

最後,IEA提出幾點建議。首先,各國應從宣示性政策轉為實際應用,才能加速低碳氫的發展腳步,也能大量創造應用需求,特別是重工業、重型車輛與船運等領域。其次,政府可考慮運用新的天然氣基礎設施,做為氫能發展的喬接管道。最後,則是未來氫能貿易的國際合作與管理機制,此刻就得開始做好規劃。

台灣今年公布的「2050淨零排放路徑」裡,氫能也被列入「十二項關鍵策略」之一,如何讓氫能幫助我們達成淨零,有賴明確的政策指引。

2030年可能的氫能進出口國推估。 (圖:IEA, Global Hydrogen Review 2022

1. 為提高規模經濟與可行性,將氫氣的生產、輸送、儲存、利用,整合在一個地理區域或產業聚落,即可稱為「氫谷」。

【參考資料】

IEA, Global Hydrogen Review 2022

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