除了純電動車之外,氫能交通工具也是新能源車的另一個重要發展方向。不管是大型車輛或小型車輛,都有許多領導大廠投入研發。但從整體氫能載具的發展來看,如何確保足夠的氫氣供應,仍是最大的挑戰。
氫氣僧多粥少 兩大應用競爭有限資源
從石安德透露的資訊,不難看出氫能載具的普及挑戰不在技術層面,而是整個生態系統的問題。為了追求淨零碳排,不只交通運輸部門希望推動低碳,甚至無碳運輸,電力部門也想要減少發電的碳排量。不同部門都將導入氫能視為未來的發展方向,其結果就是本來供應量就已經有限的氫氣,出現嚴重的資源競爭,尤其是生產過程中不會有碳足跡的綠氫。
根據國際能源總署(IEA)的估計,2022年全球市場對氫氣的需求約為9500萬公噸,到2030年時,將成長到1.5億公噸。但目前氫氣的主要來源是天然氣,若未搭配碳捕獲、再利用與封存(CCUS)技術,生產氫氣的碳足跡還是相當可觀。這也就是為何氫能領域,根據氫的來源,有「綠氫」、「藍氫」與「褐氫」等分類的原因(表2)。據估計,目前低碳氫的產能,每年約只有3800萬公噸。

也因為低碳氫僧多粥少的情況相當嚴重,目前歐盟正大舉獎勵低碳氫的產能投資,同時也在考慮階段性放寬對氫氣來源的限制,以鼓勵氫能應用發展。但目前對於氫氣來源的討論,還沒有形成最終共識。業界人士透露,只有應用需求先增加,供給面的投資才會顯著提升,從而根本性地解決氫氣供應不足的問題。
但是,即便許多先進國家都在大舉獎勵氫氣生產投資,考慮到電力產業對氫的需求成長,恐怕還是很難解決氫氣短缺的問題。以台灣為例,承擔籌措台灣氫氣來源責任的中油,將面臨很大的挑戰。
中油董事長李順欽就指出,根據我國2050淨零碳排的政策規劃,到2050年時,台灣一年對氫氣的需求將超過400萬公噸。這是一個非常巨大的數字,因為當前全世界的氫氣年產能也不過1億公噸左右。為達成政策目標,中油在氫能方面將展開積極布局跟投資,以滿足台灣社會能源轉型過程中,不斷成長的氫氣需求。
同時,氫能轉型也是台灣推進能源自主的一個重要契機,因為台灣沒有化石燃料,但氫能是有機會擺脫對化石燃料的依賴,因此,在中油的規劃裡,除了進口氫氣之外,也計畫在台灣建置氫氣產能。目前的目標是在2050年時,台灣將有110萬公噸的氫氣產能。
那麼,每年超過400萬公噸的氫,會被用在哪些領域呢?答案是氫能發電。根據政策規劃,到2050年時,台灣氫能發電占比將達發電量的9%~12%,而這也正是重電業者積極布局氫能經濟的原因,因為台灣將有更多火力發電廠逐漸轉型成混氫發電廠。
事實上,氫能發電的情況也跟氫能車的情況類似,都是技術已經成熟,但受限於氫氣來源不足,無法大規模推動的狀態。台電已做好天然氣與燃煤發電的轉型規劃,並與西門子(Siemens)、三菱(Mitsubishi)簽署合作備忘錄,未來台灣的燃氣機組將逐漸提高混合燃燒(天然氣混合氫氣)的比重,燃煤機組則會朝煤混氨的方向升級。初期台電將有部分天然氣機組嘗試採用混氫5%的天然氣燃料,並希望在2040年時將混氫的比率提高到20%。這些升級規劃都有助於降低發電的碳足跡,但同時也會讓電力產業對氫的需求顯著增加。
因此,氫能載具的普及,必須放在整個氫能產業的脈絡下來看待,不能只從汽車產業的角度來觀察。這或許也是人類邁向全面電氣化社會的一個副作用–本來彼此互不相干的兩個產業,因為需要相同的資源,變成了競爭對手。
氫氣生產決定氫能車未來
純粹從技術的角度出發,除了部分細節還可以進一步改善,氫能車輛本身已不存在太多技術障礙。因此,決定氫能車輛能否普及的關鍵,在於基礎設施的情況能否配合,尤其是氫氣的取得問題。只要氫氣供應無虞,後續的運輸、配送跟儲存問題,都有辦法克服。石化產業的巨擘己乎都已是氫能產業鏈的成員,而這些公司都是運輸、儲存氣態與液態物質的專家,也早發展出應對氫氣運輸、儲存的可行方法。
萬事俱備,只欠東風的氫能載具能否順利起飛,就看未來幾年氫氣供應量是否能有效提升。
氫能車生態系統逐漸成型 氫氣來源仍是最大挑戰(2)