氫能

一文認識綠電完整資訊

在全球淨零排放趨勢下,再生能源扮演關鍵角色。無論是國際龍頭企業與投資市場都越趨重視碳排議題,相繼宣誓加入RE100倡議,並要求供應鏈響應綠色製造。台灣中小企業該如何跟上國際腳步,推動綠電轉型?商業周刊為您統整關於綠電的完整資訊,解析使用綠電的重要性、台灣綠電現況及綠電交易方式,一篇掌握綠電入門觀念! 何謂綠電?達成永續發展目標的重要元素 綠電即再生能源,是指某種發電過程中,產生的二氧化碳排放量為零,或近乎零,對生態、氣候造成的影響較小。主要的綠電包含: 太陽能 風力 水力 生質能 地熱 因綠電多來自自然環境,不會因原物料用盡而無法發電,因此各國都在積極發展綠電技術,以取代終有一天會枯竭的化石燃料,同時也能達成減碳、永續發展的目標。 企業推動綠電轉型的原因有哪些? 企業使用綠電並非單純響應美好的理念,而是來自政府、國際市場及社會責任3個面向的要求,以延續企業競爭力,達到永續發展及企業長遠經營戰略的目標 1.符合《再生能源條例修正案》 於2019年5月通過的《再生能源條例修正案》,明訂契約容量超過800瓩的用電大戶,必須使用一定比例的綠電,或設置綠電儲能設備,若是無法配合者,則需購買綠電憑證或繳納代金的方式。預計全台將有5000~6000家企業會受到影響。 2.符合RE100企業成員對旗下供應鏈100%綠電的要求。 不只全球各國重視減碳,大型國際企業也響應RE100組織提出的2050使用100%再生能源目標,如蘋果就要求旗下供應鏈必須在2030年前達到碳中和。對台灣代工出口產業造成的衝擊非常巨大。及早轉型採用綠電,才有機會成為大型企業供應鏈的一員。 成功推動綠電轉型,將能展現企業的治理能力。代表企業能在目標年限前達成再生能源100%目標。這其中展現出: 企業管理能力。 全球數個公司據點的在地法規掌握能力。 面對當地綠電市場價格波動的應變能力。 獲得多種綠電來源的能力。 這些能力都能為企業提供ESG評量指標的有力佐證,便能向投資人傳達永續治理的訊息,獲得投資人青睞。 綠電在台灣發展如何?盤點各類再生能源現況 截至2021年底,台灣一年總共產生1742萬8320瓩的綠電,主要使用的再生能源包含:太陽能、風力、水力、地熱及生質能,以下為您一一介紹各類再生能源的使用現況: 太陽能發電 6月22日夏至當天中午正處於用電尖峰,太陽能發電占比13.829%,首度超過核能的7.671%。 (來源:Dreamstime) 太陽能發電自2010年後蓬勃發展,主要是太陽能光電板技術發展突破,加上台電推行躉購制度,使民間企業投入太陽能發電裝置的意願增加,甚至出現開放一般民眾認購光電板的太陽能電廠建置模式。 太陽能發電在台灣中南部較為普遍,一來土地面積較大、二來日照充足,適合建置太陽能發電裝置,許多工廠、農地主都善用閒置空間投入太陽能建置,可發電自用或售電給台電。 2022年6月22日夏至當天中午正處於用電尖峰,太陽能發電量超過512萬瓩寫下新紀錄,發電占比13.829%更超過核能的7.671%。 風力發電 台灣發展擁有發展離岸風力的先天優勢。 (來源:Dreamstime) 台灣風力發電主要集中在海岸地區。2014年,由國際工程顧問公司4C Offshore的全球23年平均風速觀測研究報告指出,台灣有16處列入全球前20名,其中更包辦排名第2到第10名,足見台灣發展離岸風力的先天優勢。 2012年政府公布「風力發電離岸系統示範獎勵辦法」,正式推動離岸風電發展,至2017年4月,海洋竹南風力發電場正式運轉成為國內第一座離岸風力發電場。因台灣發展風力的優異條件,更吸引全球離岸風電開發商沃旭投資,參與開發位於彰化海岸的風力發電場。 水力發電 據台電統計,2022年水力裝置單月最高發電量為707.22瓩。台灣因地勢關係,水力建設受限較大,大型水力發電的發揮空間不多,目前主要往小型化發展,如烏山頭、西口等水庫,根據經濟部水利署評估報告,這些小型水力裝置使充分運作後,1年能少燒500萬噸煤或抵消1座核四發電廠。 地熱發電 根據能源科技國家型計畫探勘發現,台灣有4個地熱潛力區,包含:大屯火山群、宜蘭平原、花東地區、南投廬山等地,估計蘊含的地熱潛能可產生1億5960萬瓩的電量。目前正在運行的地熱電裝置為清水地熱發電廠,2021年地熱發電提供5千瓩的電力。 生質能發電 台灣的生質能主要來自廢棄物的焚化發電廠,善用廚餘、污泥、都市廢水、養殖廢水及農業廢料等資源,透過焚燒或發酵的方式發電。雖然占全部發電種類比例的1%,仍能負擔60萬戶的一年用電量。 如何進行綠電交易? 2018年5月通過《電業法修正案》,允許企業得以向民間綠電供應商購買綠電,打開綠電交易市場大門。買賣雙方都可以於國家再生能源憑證中心註冊,在憑證買賣方媒合區中查詢交易對象。 台灣的綠電交易規則採用電證合一制度,購買綠電實際上是取得綠電憑證,作為企業使用綠電的證明。 綠電憑證 綠電憑證又稱再生能源憑證,即為綠電的身份證。買賣綠電憑證,等於購買憑證等同於購買相同的綠電量,1張綠電憑證為1000度。 綠電憑證還有3種功能: 提供環保署盤查溫室氣體時,用電的間接排放量(Scope2)計算依據。 作為企業社會責任報告揭露、企業社會責任評比獎項佐證資料。 作為對外公告使用再生能源,獲得綠色、環保標章的佐證資料。 取得綠電憑證的3個管道 向綠電供應商購買綠電憑證,直接獲得綠電供電,或由併入台電電網的輸入供電。 向綠電販售商購買綠電憑證,由併入台電電網的輸入供電。 建設綠電發電裝置,生產綠電,每1000度可申請取得1張綠電憑證。 解析3大綠電相關疑問 1.綠電股是什麼? 綠電股8440是於1998年成立的綠電再生股份有限公司,為全台最大的廢棄電器與電子設備回收處理商,於2018年3月28日在興櫃市場掛牌交易,並非綠電概念股,但仍為永續發展貢獻心力。 2.核能是綠電嗎? 各國對核能是否為綠電還存在巨大的分歧。2022年7月6日,歐洲議會表決通過將核能與天然氣一同列入綠色能源,引起環保團體批評。推動永續發展的歐洲各國分為兩派,一派是推動廢核的德國為主,另一派則是以核養綠的法國為主。外界分析認為這次決議是一時的權宜之計,著眼於俄烏戰爭造成的天然氣供應危機,延遲各國綠電的推進時程。但嚴格來說,核電並不符合重複利用,且處理核廢料的技術仍不完善,因此不能說核電是綠電。 3.氫能是什麼? 氫能可透過電解水、蒸氣法、微生物排放等方式產生,在當作發電燃料使用。由於氫是地球最豐富的元素之一,電解後只會產生水,幾乎不會排放二氧化碳,因此讓氫能成為備受矚目的綠色能源。 本文來自:綠電,2050年淨零排放的減碳主角,一文認識綠電完整資訊-商周頭條|商周 (businessweekly.com.tw)

六大氫能應用技術齊發

碳排的氫能應用不僅是世界趨勢,高效率的氫應用技術,更是臺灣在全球氫經濟競爭下勝出的關鍵。工研院已超前部署,投入研發多項跨領域的氫應用技術,包含儲氫瓶、電解水產氫、氫氣燃料電池系統、餘氫再利用等,協助國內產業掌握氫能應用趨勢,加速布局 2050 淨零排放關鍵技術。 1. 載具專用儲氫瓶 採用碳纖複合材 氫為氣態燃料,為應用於運輸載具,須以高壓儲氫瓶盛載,才能安全的儲存與輸送。由於氫氣分子極小,若以一般的鋼瓶儲存,氫氣會鑽入金屬的結構中,長久使用後,金屬瓶會產生裂斷現象,也就是所謂的「氫裂」。 工研院以碳纖維複合材料打造儲氫瓶,由於碳纖維分子比氫氣還要小,因而更加安全,重量也減少 60% 以上,更加輕量化。在碳纖維的纏繞技術上,工研院完成基於機械手臂的自動化纏繞製程系統,相較於傳統動輒上千萬元的龍門型纖維纏繞專用機,能大幅降低建置成本,並具有小量多樣的生產彈性。這項技術已和德宇複合材料合作投入開發,未來將鎖定氫能車儲氫瓶市場。 過去儲氫瓶的研發專利都掌握在國際大廠手中,目前工研院的製程技術涵蓋高溫硬化至中低溫硬化、乾式纏繞或濕式纏繞等客製化材料技術,及配套材料製程設備,搭配輕量化結構設計與力學分析,可協助複材高壓儲氫氣瓶產業國產化。 2. PEMC 金屬板燃料電池電堆 輕薄省成本 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。 在燃料電池核心組件電堆中,雙極板扮演重要角色,提供氣體流道,防止電池氣室中的氫氣與氧氣接觸,並在陰陽兩極之間建立電流通路。過去雙極板大多採用碳板,厚度較厚,體積難以縮小;同時放在移動載具上時,也容易因為震動而裂開。 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。其隨時開關的特性,搭配獨有的金屬雙極板流場結構設計、多層導電碳薄膜與電池模組化等專利技術,能有效提升電池功率密度與壽命,進而達到減碳效益。 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。 3. 定置型 SOFC 自給自足氫能發電 面對減碳壓力,許多企業紛紛評估自建電力系統,也讓固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell;SOFC)備受關注。SOFC 是透過電化學反應,將碳氫燃料能量轉換為電力輸出,具有發電效率高(大於 55%)、低污染排放、低噪音等特點,SOFC 系統可適用天然氣、沼氣、工業副產氫及純氫等多元料源,是極具潛力的氫能分散式電力技術。 SOFC 除了發電外,附帶產出的熱水,也能充分用於製程或洗滌,冬天亦能轉成熱風,作為廠內供暖設備,應用場域包含工廠、旅館、大樓、溫泉業、醫療院所等產業;而小型 SOFC 系統,則可作為家用供電、供暖的整合方案。 臺灣產業已具有燃料電池系統整合及零組件製造能力,工研院與亞氫動力等公司合作,建立本土化 SOFC 系統整合技術,自製率達 75%,目前已打造一套系統置於臺南沙崙綠能科技示範場域。同時也與中油公司展開實場驗證,後續將布局國際燃料電池分散式電力市場,帶動國內相關產業發展。 4. 再生能源電解產氫系統 自產綠氫關鍵技術 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。以綠電來產氫,可作為鋼鐵、石化業者的潔淨料源,不會有因天然氣重組反應製造氫氣,導致二氧化碳排放的問題。 現階段電解水產氫的一大挑戰在於成本,過去使用氟系質子交換膜,得用昂貴的鉑銥觸媒,工研院自主研發鹼性膜材,能以較便宜的鎳系觸媒替代,不僅降低產氫設備成本達 30%,產氫效率更高達 80%,成為便宜綠氫的最佳提供方案,可供應二氧化碳再利用反應所需的綠氫料源,協助難脫碳產業達到減碳效益。 國際能源署(IEA)預估,全球若要實現淨零排放,2050 年氫能需占整體能源比例達 13%。全球對於電解水產氫的目標是,在 2050 年每 1 立方公尺的氫氣可以產出 5 度電,目前工研院雖然還在實驗室階段,但 1 立方公尺的氫氣已能產出 4.5 度電,距離目標不遠,未來將和中油、台電合作,把規模放大,逐步實現氫能新世界。 5. 綠色甲醇生產技術 二氧化碳變身高值品 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。 目前全球進行二氧化碳轉化甲醇時,反應溫度高達攝氏 250 至 280 度,工研院研發高性能的二氧化碳觸媒氫化技術,以獨家專利的銅鋅合金觸媒配方,能將反應溫度降到攝氏 220

淨零轉型聚焦五大淨零新科技

灣2050淨零排放路徑30日公布,國發會主委龔明鑫指出,2030年以前的淨零轉型要透過低碳技術的充分應用,強化能源部門去碳工作,2030年以後就需要更多的淨零新科技與新能源技術跟上。他說,淨零轉型已成立氫能推動小組,並與日本、澳洲等國際合作,加速新科技的落地應用。 壹、 淨零科技布局:回應淨零轉型的挑戰 台灣推動淨零轉型的過程,在先天自然環境條件的限制下(如: 能源自給率低、可用土地面積有限等),面對淨零議題推動策略應有在地思維。因此,淨零科技研發布局,將聚焦在如何克服臺灣面對淨零轉型的具體挑戰,相關布局有三個重點: 首先,要達到淨零世代以及高占比再生能源的情境趨勢,發展綠能科技相當重要,除各領域新能源的發展外,建構一個穩定的電力供應系統也刻不容緩。政府需有效連結再生能源與其他不同領域之能源,還要消弭影響穩定之各種風險因子。要達到這個目標,儲能與電網系統整合的科技發展,為建構台灣永續能源領域的重中之重。 第二,產業轉型所需低碳技術,強化能資源循環利用技術等,亦為推動重點,而布局具長期減碳潛力之負碳技術及自然碳匯,則為淨零目標的最後一哩路。 最後,整體社會面對淨零轉型的衝擊影響與長期調適,需要相關社會科學研究論證,作為相關配套政策與社會溝通基礎。 為達成 2050 淨零排放之目標,政府規劃發展五大淨零科技領域,包括永續能源、低碳、循環、負碳、社會科學等,其推動重點摘述如下: 淨零科技布局。圖片來源/台灣2050淨零排放路徑及策略報告書 一、永續能源領域 (一) 儲能技術用電需求的尖離峰差異,有賴儲能技術加以調節,將需求離峰時間多餘電力儲存,以供尖峰時間使用,強化電力調度彈性;或將再生能源所轉換電力先儲存起來,降低再生能源發電之間歇性對於電力系統的影響,協助提升電力供應穩定度;此外,儲能系統具快速充放電能力,協助電網快速反應電力系統短暫的頻率變動,以強化供電穩定性與可靠度。 因應使用型態,儲能設備可區分為定置型及移動型兩大類。定置型儲能主要應用於一般商業及工廠,如大型發電廠及企業用備援電力;短期需克服空間配置及饋線需求,長期以培養併網級儲能系統產業為主。至於移動型儲能,為帶動我國電動車產業發展之關鍵,需開發高能量、快充放電動車電芯,同時兼顧安全性及降低生產成本,如鋰固態等。 儲能技術之研發重點,以提升效率、增加安全、降低成本、資源循環為主。盤點儲能產業鏈相關技術缺口如下,亦為技術布局之推動方向: 材料科技突破,如電池之電芯材料及新技術研發,研發方向如高能量密度電池,以提升能量密度、充放速度、降低成本、提高安全性。 零組件效能提升,如電源轉換系統(PCS)開發,研發方向為大功率(MW 級以上)、優化轉換效率、高壓併網測試技術等。 系統整合能力強化,提升設備安全性及能源管理系統調控能力,如:再生能源平滑化、即時調頻備轉等功能。 資源循環,儲能設備含稀土、貴金屬等稀缺元素,考量地緣政治風險,應針對戰略物資建立回收技術,留於國內循環使用。 (二) 電網系統整合為提升整體供電品質、電力系統靈活性及安全性,分散式電網為電業發展推動重點,可降低集中式能源設施帶來的風險,避免個別發電端異常狀況影響整體電力供應。另規劃智慧電網及電網系統整合技術,藉由數位化電力系統具備多向數據和電力流動的特點,可結合機器學習技術大幅提升電力供需預測準確性,達到整合高占比再生能源之目標,並強化綠能及儲能系統之彈性輔助能力技術研發,提高綠能併網的供電效率,降低大量再生能源併網造成的系統負載落差。 目前電網系統整合之技術研發方向的重點包括: 增加再生能源穩定度相關技術,如:智慧預測(AI、大數據等)、智慧調度(搭配儲能、快速起停火力機組等)。 加快停復電速度相關技術,如:饋線自動化、圖像化資訊、 AI 及大數據分析等。快速故障定位與復電,縮短停電時間。 提高能源使用效率相關技術,如:智慧電表系統、智慧能源管理,並透過數據分析技術,協助用戶進行節約用電。 (三) 氫能 氫氣於能源領域的應用比重仍偏低,但未來成長空間看好,並著重於氫能的安全性及生產技術的發展。氫能技術多元,對於發電、工業生產及運輸等領域具有極大的應用潛力。考量目前氫能成本尚高,為降低使用成本達到規模經濟,需推動氫能之來源、輸儲管線及儲槽及相關基礎建設;另考量氫能使用區域多為人口密度高之都會地區,提升使用安全性及加強社會溝通,亦為技術及相關法規配套重點。 我國目前氫能技術處於研發與示範階段,綜合氫能特性,規劃開發低成本、高性能產氫技術與儲氫材料,進一步發展高效能、長周期、可量產及穩定之產氫與儲氫技術為策略目標,投入符合國內發展需求之應用技術。如:氫生產與氫/氨發電關鍵技術、氫能應用技術等。 (四) 其他能源新技術:台灣可用土地面積有限,為再生能源推動的挑戰之一,為協助再生能源擴大量能,以技術提高其轉換效率為研發方向。例如目前太陽光電轉換效率約 20%,科技研發將以提升現有太陽光電轉換效率為重點;離岸風電技術目前以固定式風機為主,科技研發將投入適合台灣海域環境條件之浮動式離岸風機相關技術;地熱部分目前主要應用傳統地熱發電技術,後續研發將著重於開發深層先進地熱技術等。 二、低碳領域 製造部門為目前台灣碳排放主要來源之一,因此將針對高碳排產業(如:鋼鐵、水泥、電子)等製程,進行減碳技術規劃;另我國建築物因大量應用水泥,亦為主要排放源之一,研發減碳材料及工法為減碳的重點;另為解決都市空氣污染同時降低交通工具碳排放,應推動綠運輸技術。 (一) 低碳製程:含氟氣體替代、多元進料產製化學原料、蒸汽裂解裝置電氣化、去碳燃氣等技術研發與落地應用。 (二) 綠建築:發展適合我國氣候特性與能源使用之建築減碳工法;投入零碳水泥材料、再生建材開發,降低建築碳排。 (三) 綠運輸:導入智慧化公共運輸交通系統與創新交通服務,營造友善公共運輸交通環境,降低運輸碳排;中長期研發投入智慧電動車輛相關技術研發,加速國內電動車產業發展。 三、循環領域 循環領域技術能協助能源有效利用、資源有效被再利用,是達到淨零排放不可或缺的概念。 (一) 二氧化碳再利用:聚焦二氧化碳再利用技術研發及落地應用,如二氧化碳電化學轉換製程。 (二) 材料循環再利用:例如電池分離回收再利用、廢塑膠/橡膠循環再利用技術、電子製程廢棄物回收再利用等示範技術。 (三) 生質循環:透過生物技術,將廢棄生質物轉換成燃料或化學品。 四、負碳領域 負碳的概念是讓二氧化碳的移除量比排放量多,在技術面以碳捕捉再利用及封存(CCUS)及碳匯二大面向為主。參考國際技術趨勢,規劃研發方向重點如下: (一) 碳捕捉再利用及封存:二氧化碳捕捉後,後續須加以處理才有負碳效果;後續處理方式包括二氧化碳再利用納入循環概念,或將二氧化碳進行封存。盤點國內技術發展,目前碳捕捉技術已有部分基礎,例如化學吸收、鈣迴路等,規劃進行驗證及先期導入;對於具長期減碳潛力或有突破發展可能的碳捕捉技術,例如固體吸附、薄膜分離等低能耗碳捕獲之技術,亦投入開發。另對於地質封存、海洋封存、鹽地封存等固碳封存技術亦須加強研發及驗證。建議選定沙盒封存示範場址及監測機制,以建立科學證據作為社會溝通基礎。 (二) 自然碳匯:匯指物質歸結之所,自然界的碳被固定在海洋、土壤、岩石與生物體中,稱之為自然碳匯。過去台灣在此領域多著重於森林碳匯,除了持續擴大森林之外,經技術盤點,包括土壤碳匯、海洋碳匯、生質碳匯等,皆為長期發展減碳潛力之 技術領域。 五、社會科學領域 為使淨零轉型順利推動,各面向轉型過程所造成社會影響與必要的配套與調適方案,宜有所研究因應,以利提供決策參考並作為社會溝通基礎。目前研究方向規劃如下,未來視淨零轉型過程需求,適予調整相關社會科學議題: (一) 國家淨零政策效益評估:淨零為長期投入工作,相關政策需要因應社會發展及技術 進程,定期進行滾動式整體的檢討;在檢討過程需要基本數據及系統模擬提供決策參考。 (二) 淨零轉型社會影響及調適可行性策略評估:如高碳排產業轉型、新產業興起、就業市場因應或協助弱勢勞工等議題研究等,依本地社會情境及行為經濟,尋求最適推力策略。 (三) 因應台灣在地環境條件的淨零規劃議題如綠能基礎設施設置之社經生態檢核可行模式、空間規劃基礎研究等。 貳、行動方案 – 國家級淨零科技方案 淨零科技布局的五大淨零科技領域,短期以成熟技術擴大建置,中期以示範技術加速科技研發,長期以發展前瞻科技,提供各面向轉型所需技術,進而達成 2050 淨零排放之目標。 未來規劃推動國家級淨零科技方案,將著重於目標導向,選題方向將依據前揭轉型過程所需減碳潛力技術開發,採跨部會合作並適予納入產業及民間意見,連接上、中、下游的技術發展與產業應用。此外,也必須借鏡他國技術與經驗,促成國際合作案,加速國內轉型。 本文來自:【台灣淨零排放路徑】氫能、碳捕捉、自然碳匯 淨零轉型聚焦五大淨零新科技