根據氫能藍圖規劃,未來將以混燒或專燒氫氣的燃氣發電,逐步取代燃燒化石燃料的發電機組。 台電副總經理郭天合表示,今年4月與西門子簽訂氫能混燒合作備忘錄(MOU),明年將混燒5%氫氣評估可行性,預計2040年將混燒比例拉高至20%。 工研院院長劉文雄表示,透過氫能發展藍圖,希望不僅達到淨零排放目標,更可以協助打造我國具競爭力的氫能產業鏈。 從成本角度: 現在鋰電池的度電成本(每儲存一度電的成本),用在光伏或者風能上,最好的能做到四毛左右,梯次利用即汽車上用的鋰電池淘汰下來之後最大的兩個用途,一個是變成外賣小哥三輪車上的電池,或做鐵塔儲能、或做路燈用。 這種電池差不多也要 200 到 300 ,基本上是兩毛多/kwh的成本。 堅持氫路線的豐田(7203-JP )和現代,所在的日本和韓國的市場很小,其實豐田和現代都可以看出把美國當成主要市場的主機廠。
日本首相安倍晉三於 2017 年在第一次「再生能源暨氫氣內閣會議」中,就決定要讓日本領先全世界,實現氫氣社會,2020 年在東京舉辦的奧運,正是展示決心和成果的最適當場合和時機。 近日BMW更是推出了氫燃料電池休旅車iX5,預計在年底就會投入量產,除了其電動馬達可產生374匹綜效馬力外,更重要的是iX5僅需3-4分鐘即可裝滿氫氣,比起現在電動車10多分鐘的快充更為快速。 然而不只是BMW,許多車廠也都紛紛投入氫燃料電池車的開發,包括賓士、Toyota和Honda等,或許氫燃料的時代已經不遠。 再者,新冠疫情來襲,能源需求大降,國際油價暴跌,價格甚至低於開採頁岩油的成本,導致相關企業無盈利可言。 由於美國頁岩油產業佔全國生產總值增長近10%,所以頁岩油企業倒閉,將對國家經濟構成深遠的影響。
氫氣車: 工業氣體產品
石蕙菱建議,在減碳的終極目標下,臺灣需審慎評估氫能導入的模式、擬定策略,同時整合技術研發與實地驗證,輔以環境建構以擴大應用。 氫氣車2023 未來可朝向前瞻製氫技術研發、臺灣氫需求與減碳潛力分析、再生能源電解製氫整合場域模擬分析三大方向前進,實現氫能經濟願景。 臺灣每年產生2.7億噸二氧化碳,想要減碳,除了從源頭減量,也能將二氧化碳捕獲再利用與氫氣反應,合成為重要的基礎化學品甲醇。 甲醇應用廣泛,可轉化為一氧化碳、醋酸、烯烴、芳香烴等化工產業的基礎料源,2021年全球甲醇用量約1億噸,預估至2050年成長至5億噸,臺灣每年也要進口高達150萬噸甲醇,市場商機龐大。 氫能潔淨,用途多元,但氫的取得方式是一大關鍵,主要來源之一便是透過電解水產氫技術。
某些燃料電池雖亦排放二氧化碳,但其含量遠低於汽油之排放量(約其1/6)。 燃料電池發電設備產生1000仟瓦-小時的電能,排放之污染性氣體少於1盎斯;而傳統燃油發電機則會產生25磅重的污染物。 因此,燃料電池不僅可改善空氣污染的情況,甚可能許給人類未來一片潔淨的天空。 目前用於車輛的燃料電池其能量轉換率約為傳統內燃機的3倍以上,內燃引擎的熱效率約在10~20%之譜。
氫氣車: 氫能崛起! 全球電動車市場恐將掀起巨浪
「台灣2050氫應用發展技術藍圖」是延續今年3月國發會公布的2050淨零路徑,與經濟部新成立的「氫能推動小組」共同研擬,針對未來30年於發電、工業、載具等氫應用發展、氫氣供應及法規等面向提出規劃。 其實除了電力外,氫能源與生質燃料的運用同樣也是未來可行的方案,其中氫能源(也稱作燃料電池)是日本車廠Toyota在發展油電系統之外的另一項重心。 在經過長達23年的研發時間後,該廠在2011年的東京車展首次展出Toyota FCV(fuel cell vehicle)概念車,並於2015年推出第一輛氫能源車,命名為Mirai,除了日本當地販售外,也陸續往美國、加拿大、歐洲銷售。 近年來電動車款大增,各家車廠皆將開發重心轉移至電能發展,原本已投入資源發展氫能源的車廠也紛紛收手,但Toyota卻沒有這樣做。 回到台灣,翁芳柏認為,能源或汽車產業和電子等其他產業特性不同,政府需要出面主導,有明確的產業和能源政策,才能讓當地企業放心投資。 燃料電池發展至今,台灣也培育出許多人才和技術,一些關鍵的配件還打進國外的氫氣車供應鏈。
其中西歐(包括英國、德國、法國、低地國家和丹麥)和美國以及1870年後的日本,工業得到飛速發展。 第二次工業革命緊跟著18世紀末的第一次工業革命,並且從英國向西歐和北美蔓延。 第二次工業革命以電力的大規模應用為代表,電燈的發明為標誌。 [註3]第三次工業革命,指在第二次世界大戰後,因電腦和電子資料的普及和推廣而在各行各業發生的從機械和類比電路到數字電路的變革。
氫氣車: 電解水產氫正夯 使用再生能源的「綠氫」加備受矚
豐田汽車期待2017年底能在美國累計售出3000輛Mirai車款[7]。 在美國環境保護政策下,這輛2016年度車款Mirai在燃料全滿的情況下可以跑502公里(312英哩),城市/高速公路綜合燃料經濟評價獲得67mpg-US(3.5L/100km; 80mpg-imp),讓Mirai被EPA評為最具燃料效率的氫氣燃料電池車[8]。 這個新方法被稱為人工光合作用,雖然這不是創新想法,但新實驗顯示效率有了巨大的提高—甚至比自然光合作用還要好。 該過程涉及半導體催化劑,並且需要熱量來加快過程、防止氧和氫重新結合在一起,但所需的熱量太多,目前的半導體無法處理。
所謂的氫燃料車(Fuel Cell Vehicle, FCEV),意即不使用傳統的內燃機與Hybrid動力系統,而是單純利用氫氣、氧氣與燃料電池創造電力,而這個過程只會有水蒸氣釋放出來。 在交通應用上,主要以氫能車和氫能巴士為主,日韓由高市占車輛品牌帶頭發展,但臺灣車輛產業的國際影響力有限,加上需建構加氫站,安全規範嚴格,石蕙菱也提醒,須注意和氫能車與電動車之間的資源競爭問題。 工研院已和中鋼合作設立先導實驗廠,未來將捕獲煙道氣中的二氧化碳進行轉化,預計今年9月建置完成,明年初也將和中油合作蓋廠,加速產業化落實目標,未來若結合使用再生能源,還能達到負碳排的效果。 近期工研院連結捷克UJV、CAS以及臺灣6家廠商,成立跨國金屬板電堆研發聯盟,共同開發燃料電池,掌握關鍵自主技術。 今年9月,研發團隊也將延伸成立新創公司,提升產業技術能量。 工研院研發的金屬雙極板,體積更加輕薄,成本只有碳板的50%,也更加耐震動、耐衝擊,適合用在交通載具或利基產品上,如可攜式及備援電力設備。
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這些氫氣來源,評估臺灣再生能源設置與調節情境下,高達四分之三要靠進口,四分之一則是自產藍氫及綠氫,自產數量約為110萬噸,估計其中7成是綠氫,3成是藍氫。 〔記者張慧雯/台北報導〕臺灣最大工業氣體製造商聯華林德,同時也是最先進、最環保的氫氣製造商,預計引進集團領導全球的氫能源技術,在南台灣樹谷工業園區設立首座示範加氫站,更積極部署氫能卡車於2023年前引進臺灣。 加上 Tesla 在台供應鏈曝光走俏、 立委想為台灣燃料電池業與日本氫氣車牽線 等產業面訊息傳出,一時間綠能車也成了台灣的熱門產業話題之一。 法人認為,相較鋰電池概念股,眾多燃料電池概念股目前整體漲幅並不算大,在相關題材效應的帶動拉抬下,可多留意康舒、中興電、台達電等有切入新興能源電池的公司。 根據這項戰略,2030年為止的短期措施,在氫能應用方面將包括導入混燒發電技術等;氫氣供應方面,則與國際氫供應鏈資訊交流和技術合作等;另外還計畫建立氫氣輸配基礎設施等。
俗稱電動車(Electric Vehicle)的正式名稱是電池電動車(Battery Electric Vehicle),顧名思義其原理是由充滿的電池供應電能給電動機,再由電動機轉換成動能讓車輛前進。 一般而言,電動車會被視為「綠能」的主因之一在於可節省非常多不必要的能源浪費,電動機轉換成動能的效率平均高達 80% 以上(市售汽車的內燃機約不到 氫氣車 20%),Tesla 的 Model S 更可高達 90%。 另一方面,各色各樣的方法正在研究以減少耗用的空間,例如用液態氫或氫化物。
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2021年6月,上汽集團釋出公告決定終止燃料電池汽車前瞻技術專案的研發。 測試環境的溫度僅有零下20度C,BMW表示氫燃料電池車在極冷氣候的表現幾乎等同於一般內燃機動力,同時也不會有電動車因氣溫過低造成續航力縮短的狀況,在補充氫能源的時間也僅需3到4分鐘,完全不受外在氣候影響。 氫氣最常用於為電子加工過程中提供還原性環境,特別是在高溫過程中。 此外,氫氣還可作為載氣應用於化學摻雜等薄膜製備或改性工藝。 蒸氣重整是利用高溫燃燒天然氣,再加大氣壓及加入催化劑,繼而產出氫氣。 現時全球每年生產的7,000萬噸氫氣,幾乎全數均透過蒸氣重整獲取,但此技術每生產1噸氫氣,便釋放7噸二氧化碳,被稱為「灰氫氣」。
在電池系統中,氧氣來自空氣,氫氣則被妥善壓縮及儲存在車內的氣缸,與燃油車相似,當存備的氫氣耗盡,氫氣可補充到氣缸。 1990年代初期,豐田汽車在日本開始燃料電池開發,開發出一系列的燃料電池車,並進行超過100萬英里(約1,609,345公里)的路試。 自2012年起,燃料電池測試車已在北美地區進行路試,包括在死亡谷的耐熱測試、黃刀鎮的耐寒測試、舊金山的陡坡爬坡測試、以及科羅拉多州的高海拔路試。 豐田汽車設計的碳纖維氫氣箱也經過極端測試,以確保車輛衝撞時的強度和耐久性[35]。 模式二是擴大應用,達成減碳目標,諸如歐盟成員國、英國與美國,以其可整合廣大地域資源的地利之便,善用既有資源與產業基礎,聚焦在氫於零╱低碳燃料的應用,推動綠氫與藍氫的規模經濟來達成減碳目標。 氫氣車2023 模式三,則是著重氫出口,主要以欲從化石能源出口轉型的地區,例如澳洲、中東和北非等國家或區域為主,為了加快其產業轉型速度,降低運儲成本是其發展關鍵。
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豐田汽車交付第一輛市售 Mirai 至總理大臣官邸,並且宣告在日本2014年12月15日開始販售一個月已接獲1500輛訂單,突破12個月的銷售目標[50][51]。 日本政府也從2014年財政年度撥款提供建置成本 50% 補貼,金額大約為 ¥72億日圓(~$6170萬美元)[49]。 在日本一座氫氣加氣站的建置成本金額為 ¥2億8000萬日圓(~$240萬美元),比歐洲高出約¥1億5000萬日圓(~$129萬美元)。 再從燃料成本看,韓國有政府補貼的氫氣,每公斤成本仍高達新台幣200元以上,比台灣九五無鉛汽油貴超過5倍,連蓋一座加氫站也要價上億元。
於是國內氫市場是在 2018 年李克強總理去日本考察之後才開始啟動。 目前已經進展至第二代車型的Mirai,車名Mirai就是日文未來的意思,而二代車型擺脫了初代Mirai的類Prius掀背車格,改採跟Lexus旗艦房車LS車系相同的GA-L模組化平台打造,從前驅掀背小車進化成後驅豪華大型轎跑! 而驅動Mirai的是底盤中的182匹/41.5公斤米氫燃料電池組,而滿「氫」狀態下官方續航里程就有647公里(EPA規範)的好表現,但Toyota團隊進行過的實測,還跑出幾乎是兩倍的1,360公里! 不過FCEV跟BEV相比最大優勢還是能源補充速度,在加氫站中只需要5分鐘就可補滿底盤內兩具垂直擺放、可容納5.6公斤(142.2升)氫氣的高壓儲氣瓶,效率可說是遠超BEV目前的快充效率。 至於水電解的原理是利用電流,把水轉換成氣態氫和氧,而過程中所釋出的二氧化碳量,則取決於選用哪種能源發電。 氫氣車 如果利用再生能源等發電,由於較環保,故被稱為「綠氫氣」。
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因此煤炭、天然氣跟石油等化石能源一直被視為驅動工業革命的動力來源,這樣的時代被稱為化石燃料時代。 但大量的化石能源使用,造成全球面臨著環境崩壞的邊緣,全球暖化、酸雨汙染、空氣汙染等環境問題正衝擊著全球生態環境。 因此,全球各國不斷呼籲應減少化石燃料的使用,並讓人類的經濟活動朝低碳或零碳經濟發展,而再生能源的使用正是引導人類經濟活動朝低碳經濟發展的重要途徑。 依據2015年12月所通過的巴黎協議,各簽約國達成一項重要的共識,希望將全球平均氣溫升幅控制在工業革命前水平以上低於2°C之內,並努力將氣溫升幅限制在工業化前水平以上1.5°C之內。 但若採取再生能源極大化之模擬情境(Renewable Energy Roadmap case, REmap case),至2050年時將可能減少251億噸(Gt)/年,推估有66%的機率將可以達成控制溫度上升2.0 °C的目標[圖1]。 換言之,未來若希望能有機會達成巴黎協議的減碳目標,全球需積極採行REmap case之路線,方能使全球溫度上升控制在2.0°C的目標。
- 2006年,記錄片「誰消滅了電動車」中,前美國能源部主任Joe Romm說:氫能車輛是最低效率、最貴的減少溫室氣體排放方法之一。
- 美國上市時間預計為2015年8月,尚未扣除政府獎勵下每台售價57,500美元。
- 1997 年就創業的美國氫燃料電池堆高機廠 Plug Power 公司,2012 年前還沒沒無聞 ,2013 年後和美國沃爾瑪、亞馬遜等公司陸續簽下數十億日圓的高額契約,還接受亞馬遜出資,2015~2017 年連續 3 年被選為最快速成長的 500 家科技公司之一。
- 中國儲能其實更多會放到發電端,中國儲能裝備會更加大型化和集中化。
- 首先,在國際進出口上,由於氫液化後體積會比氣態時小了近1,000倍,可以載送更多氫氣,因此長途運輸都是採用液化氫的形式。
- 質子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell; PEMFC)是運用電化學反應,將燃料(通常是氫)轉換為電能的裝置,反應後產物主要是水,被譽為是最潔淨的能源,也是達成2050淨零排放的主要路徑之一。
但中國不一樣,零售端價格幾毛,商業端一元多,所以中國的儲能並不會發生個人端。 中國儲能其實更多會放到發電端,中國儲能裝備會更加大型化和集中化。 觀察韓國和日本走的技術路線,他們就在發電端,包括用熱電站的廢熱等。 既沒有加氫的基礎設施,也沒有消費應用鋪陳,直接是車規級。
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美國能源署DOE估算年產 10 萬台時才能實現與電車平價,中國現在才 1000 多台/年。 由於死亡谷要靠國家補貼,而國家補貼是針對性落地的,且加氫站不可能大規模修建也需要針對性修建。 當然還有市場孵化的問題,美國由於電網市場化,電價大概是中國的 8 倍,所以美國消費者有動力進行波峰波谷的儲能和調節。
針對這個問題,日本經濟產業省已擬出燃料電池戰略路徑圖,預定 2025 年前,氫氣車和油電混合車的價差,要從現在的 200~300 萬日圓,縮減到 70 萬日圓;加氫站的建造成本也要降到 2 億日圓,年營運費用由 3,400 萬日圓降為 1,500 萬日圓,藉以加速普及化。 例如為了解決再生能源產電後只能短暫儲電的問題,Google旗下一間初創公司正研發「馬爾他技術」,把電能轉換成「熱能」及「冷能」兩種儲能形態。 而更擺在眼前的是,煤、石油、天然氣等傳統能源2018年佔全球總能源消耗87%,其競爭優勢依然明顯,氫能要搶佔市場,絕非一朝一夕的事。 挪威能源企業Equinor計劃在英國北部興建氫氣工廠,生產的氫氣會輸送至化學工廠及發電廠,而過程中釋出的二氧化碳將輸送至岸邊,埋在海床下。 業界對利用儲存技術,把氫氣製造過程中排出的二氧化碳,安全地埋藏,稱之為「藍氫氣」。
氫氣車: 我們提供用於焊接應用的保護氣體、燃料氣體、稀有氣體、校準用混合氣體、高純度氣體及混合氣體。
此外,由於燃料電池運作時幾乎無噪音,空氣污染近乎零,而且排放的廢熱還可以回收用於產生熱水及暖氣,故特別適於家居之應用。 現行許多正在測試的原型系統或住宅示範案例,均採用原地供應的天燃氣或丙烷作為燃料。 在擴產上,電池產業會投大量固定資產,基本上國產設備投 1GWH 需要 1.5 億元,進口就需要 2~2.5 億元。 現在看到每一家的計劃至少都是在 3 年之內要投進 150 到 200 億元進去。
為此,工研院研發高功率金屬雙極板電池組,可應用於交通載具、無人機及備援電力市場,將有助於減少交通及能源部門之碳排。 新技術能有效提升電池功率密度與壽命,進而達到減碳效益,也具有低成本、體積輕薄、高效率的特性。 國防安全性燃料電池發電設備具有散佈性的特質,它可讓地區擺脫中央發電站式的電力輸配架構。 燃料電池設備可採集中也可採分散性配置,進而降低了敵人欲癱瘓國家供電系統的風險。 ◎ 燃料電池的應用自燃料電池的原理被發現至今一百六十多個年頭以來,雖然其技術的發展曾因石化燃料豐富的蘊藏配合內燃機技術的迅速發展而被忽視過。