日本在綠氫能源上的發展(08/26/2021 風傳媒)
氫將是人類最清潔的燃料,其燃燒只產生水而不排碳,由於這種對環境的友好性,氫被稱為「完美能源」或「未來能源」。
氫廣存於地球之中,其能源密度極高,且可以氣態、液態及固態的氫化物呈現,以適應各種運儲方式及應用環境的要求,和化石能源相比,其製取更為方便,不受地區因素的限制,也不會因資源分布不均而引發地緣政治風險,通過可再生能源製氫,將促成碳中和的實現。
作者:胡僑華
太陽能製氫是前景最好的製氫法
目前以化石燃料做為主原料的煤氣轉化法占全球氫製備總量的95%,而以電解水製氫的的比率不足5%,以太陽能製氫的比例更小。其實以太陽能製氫已有40年的的發展歷史,被認為是最有前景的製氫方法之一,值得繼續努力研發。
當今全球在建的以可再生能源製氫項目總計80GW(1GW = 100萬千瓦),在2020年新增的項目即達50GW,就像過去十年風能和太陽能的價格成倍下降, 一旦形成規模效應,即大幅降低其LCOE成本(Levelized Costof Energy,均化能源成本)。
日本百年老店──電氣產品製造商東芝集團(Toshiba)正在全球布置此具「未來能源」之稱的氫能,並以大規模可再生能源製取綠氫,做為碳中和時代的解決方案。
放眼全球,日本是近年來最熱衷發展氫能的國家之一,利用碳捕獲(CCS)實現平價化石燃料的脫碳製氫,以及可再生能源製氫,對能源自給率甚低的日本而言,用零排碳的可再生能源以製取清潔、高效且較易儲運的氫能,無疑是「後福島時代」得以兼顧能源安全和碳中和目標的理想選擇。
早在50年前東芝就開始做氫能方面的研發,當時日本的氫路線是烴類或醇類重整製氫,但現在零碳的理念下,近10年已全面提升氫能體系。例如東芝燃料電池體系全部都是純氫製備,其燃料電池系統H2Rex 在日本國內已累計交付了100台以上,這種100KW的模塊化單元,可根據需求做靈活組合,啟動後不及5分鐘時間,高效管道或儲槽中的氫氣轉化為電能和熱能。
從製氫到氫利用的全程實現了零排碳
以東芝的新氫能綠合中心為例,利用太陽能電解水製備氫氣,並直接將其應用於東芝的府中工場的燃料電池驅動叉車(Fork lifter)上,不但叉車運轉不排放二氧化碳,且因利用可再生能源作為製取氫能的燃料,從製氫到氫利用的全程實現了零排碳。當突發災難時,這套小型分布式能源亦可大顯身手,做為一條生命線為300名受災群眾提供一週所需的電力和熱水供應。
綠氫雖有諸多優點,但在全球範圍內仍為成本高居不下所困擾,在日本要靠政府的政策來支持。此外光伏、風電仍存在間歇性問題,且因電網調峰要求甚大,導致棄風、棄電的狀況經常發生,若將這部分電力轉換為氫能儲存起來,需要時再予釋出,成為最理想可靠的結合。亦即可再生能源與電解質製氫技術綑綁在一起,製造出完全的綠氫。
在日本國立新能源產業技術綜合開發機構NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization)的帶頭下,東芝與另外兩家日本企業合作的福島氫能研究基地(FH2R)已於2020年成立。東芝在該領域所長的是對電力系統、電子設備及控制系統的深入了解,及對氫的長期技術累積,目前正與上游製氫企業研討合作。
在氫能起動階段,東芝呼籲政府對全行業給予政策支持,鼓勵更多企業參與氫能產業鏈的完善,並儘早明確氫能使用的法律及規範,在此前提之下,氫能成本才能隨著規模效應而快速下降。
氫能成本的下降有賴於一個足夠大且高速成長的下游市場,東芝正在推動純氫能燃料電池系統H2Rex儘早應用於日本及中國市場,使其成本符合市場潛在的需求,並聯合中國合作夥伴一起開拓市場。
福島事故讓東芝不得不脫鉤核能
實際上東芝對於 「終極能源解決方案」的認知,在福島核能事故之後,出現了徹底的轉變,東芝曾是全球核能領域的重要領先者,旗下擁有歷史戰績輝煌的美國西屋電氣公司。但2011年發生的福島核能事故,使全球核電技術放緩,建造成本陡增,西屋電氣申請破產保護等諸原因,東芝最後選擇脫鉤核電資產。
2020年10月日本首相菅義偉在臨時國會上發表施政演說時宣布,日本將爭取在2050年實現溫室氣體净零排放,這標示做為全球第三大經濟體及第五大排碳國的日本,在氣候議題上的立場有了巨大的轉變。
日本的溫室氣體排放中,至少有80%來自能源範疇。二氧化碳零排放並不是最近才有的呼聲,早在〈京都協議書〉及〈巴黎氣候協定〉且更早以前,就進行了與此相同的探討。
福島事故改變了全球滅碳的思路,2011年之前,日本及歐洲都將低碳發電目標寄望於核能,但現在已轉變為寄望於可再生能源的發展。除了氫能之外,東芝還有其他頗具競爭力的的能源業務和碳捕獲及儲存技術,可以根據不同地區的條件與與特徵,進行靈活的組合,無論在水電領域、光伏領域及地熱領域,均處於世界領先的地位。
該項目建有全球最大的利用可再生能源的10 MW(1萬千瓦)級製氫裝置,正在驗證清潔低成本的製氫技術,在此所產生的氫氣不僅使用為平衡電力系統,還為固定的氫燃料電池系統,及移動的氫燃料電池車輛(汽車、巴士)等提供動力源。
日本的綠氫發展可供台灣借鏡,台灣現行的可再生能源發電占比僅20%,卻以進口液化天然氣以支持50%的氣電 ,與其如此,不如投資於光源充足的澳洲建立液化綠氫廠,並進口台灣以取代LNG(主成分為排碳的甲烷)以供發電,達成低碳及無排碳的能源承諾。
本文作者胡僑華為工程專業經理人
完整圖文內容請見:
https://www.storm.mg/article/3875207?mode=whole
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氣體液化條件 在 巫師地理 Facebook 的精選貼文
#歐洲 #北歐 #氣候變遷
#高科技 #冰島 🇮🇸
北歐國家冰島研發一項技術,是要把大氣中的二氧化碳變成石頭,預計能有效減少碳排放,延緩全球暖化,被封為是21世紀的煉金術士。
以多火山、噴泉和冰河聞名的冰島,將國內的地熱發電廠化身為實驗室,捕捉地熱發電時所產生的二氧化碳,將它液化濃縮後,再溶解進入水裡。
雷克雅維克能源公司副總經理 阿拉朵提爾說:「基本上就像在製作汽水這樣。」
緊接著將這些氣泡水送進這間圓頂小屋,利用高壓將水注入地下1000公尺的岩石中。隨著水流進岩石中的縫隙,水中的氣體,便會和玄武岩中的鈣、鎂和鐵的成分起化學反應,最終凝固為碳酸鹽礦物。兩年內,這些二氧化碳幾乎通通石化。
碳固定計畫科學家 史奈班朵史提爾解釋,「利用這些地熱系統注水法,我們已經自然產出許多礦物,只是透過將氣體溶進水中,我們加速了整體過程。」
這項技術模仿費時數千年的自然現象。只是加速了進程,讓二氧化碳凝固並填補在玄武岩的空隙中,形成碳酸鹽礦物,永久封存在岩石中。預計能有效減少碳排放,延緩全球暖化,也因此被封為「21世紀的煉金術士」。
不過這項方法的最大缺點,就是過程需要大量消耗淡水。要凝固一公噸的二氧化碳,需要25公噸的水,不是所有國家都有這種條件。因此,現在實驗也朝向能以海水應用的方向進行。
氣體液化條件 在 吳祥輝 Brian Wu Facebook 的精選貼文
亞洲矽谷當政見
美國矽谷人想的和台灣人不一樣耶
(轉貼)
预测人工智慧後的10年大未來
因為人工智能(AI),配合更高速的積體電路,在很短的5 -10年後,医療健保、自駕汽車、教育、服務業都將面臨被淘汰的危機。
1. Uber 是家軟體公司,沒有擁用汽車,卻能讓你「隨叫隨到」有汽車坐,現在,已是全球最大的Taxi公司。
2. Airbnb 是一家軟體公司,沒有擁有任何旅館,但讓你能夠住進世界各地願出租的房間,現在,已是全球最大的旅館業。
3. Google的電腦打敗全球最厲害的南韓圍棋高手,因為它開發的人工智能電腦,能「自己學習」,AI加速度進步,達到比專家原先預期的、提前10年的成就。
4. IBM 的Watson電腦軟體,幾秒內就有90%準確性的法律顧問,比只有70% 準確性的人為律師,便捷又便宜。未來的世界,只需要現在10%的專業律師。
5. Watson 已能幫病人檢驗癌症,比醫生正確4 倍。
6. 臉書有套AI軟體可比人類更準確的鑒察(辨識)人臉,無所不在。
7. 2030年,AI的電腦會比世界上任何的專家學者還聰明。
8. 2017年起,自動駕駛的汽車就可在公眾場所使用。約2020年,汽車工業會遭到全面性改變,你不需要擁用汽車。可以用手機叫自動駕駛的車
9. 未來的世界,你不必擁有車,或加油、停車、考駕照、交保險費,城市將會很安靜,走路很安全,因為90%的汽車都不見,以前的停車場,將會變成公園。
10. 現在平均每10萬公里有次車禍,每年全球約120萬人車禍死亡。AI電腦控制的自動駕駛汽車,平均每一千萬公里有一次車禍,保險公司會面臨倒閉風潮。
11. 大部份的傳統汽車公司會面臨倒閉。Tesla、 Apple、及 Google 的革命性軟體,將會用在每一部汽車上。
12. 房地產公司會極大變化。因為可以在車程中工作,距離將不是選住房屋的主要條件之一。市民會選擇住在較遠、但是較空曠且環境優美的鄉村。
13. 電動汽車很安靜,會在2020變主流。城市很安靜,空氣乾淨。
14. 2025年,太陽能的價格會使煤礦業破產。電費非常便宜,淨化水及海水淡化的費用大減,人類將能解決人口增加的需水問題。
15. 健保:如同「星球大戰」中的 Tricorder,手機做眼睛掃瞄,呼吸氣體及血液化學檢驗。用54個「生物指標」,就可檢驗出你是否有任何疾病的徵兆。
16. 3D列印設備會由兩萬美元減到四百美元,速度快一百倍。所有的「個人化」鞋子,將開始用這種設備生產,其他如大型機場,零件也能使用這種設備供應。
17. 手機有3D掃瞄功能,可測量腳送去做「個人化」鞋子。在中國,已經用這設備製造一棟6 層樓辦公室,預計2027, 10% 的產品會用3D列印設備製造。
18. 產業機會:
a. 工作:20年內,70-80% 的工作會消失。
b. 農業:機械人耕作,免吃住免薪水,只要便宜的電池。農夫變成機械人經理。2018年,肉可從實驗室生產,不必養豬雞牛。昆蟲供給高蛋白質食品。
c. 2020年 ,手機會從你的表情看出,說話的人是不是說「假話」? 是否騙人的? 政治人物(如總統候選人)說假話,會被當場揭發。
d. 數位時代的錢,將是Bitcoin ,是在智能電腦中的「數據」
e. 教育:最便宜的智能手機在非州是$10美元一隻。
f. 到2020年,全球70%的人類有自己的手機,能上網接受世界級的教育,但大部份的老師會被智能電腦取代。所有的「小學生」都要會寫 Code。
你的國家,你的孩子準備好了嗎?
這也是矽谷 VC, Innovators,Entrepreneurs ... 談的資料。