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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《RagaFinance 每週專欄》:影響天然氣格價的需求及經濟
來源:Bloomberg
天然氣;交易所:美國紐約商業交易所(NYMEX)
合約規格:10,000 百萬英熱單位(mmBtu)
報價單位:美元/百萬英熱單位
天然氣是第三大能源來源,也是較環保的石化燃料,從產生同樣熱量計算,天然氣燃燒時的二氧化碳排出較少,約為汽油的2/3、煤的1/2,在環保因素的考慮下,使用天然氣已是大勢所趨。天然氣成分有甲烷和乙烷,主要以管道運輸,跨海運輸需特珠加壓冷行成液化天然氣,主要用途是冬季取暖和發電用。最大生產國: 美國、俄羅斯、伊朗、卡塔爾、加拿大。最大使用國;: 美國、俄羅斯、中國、伊朗、日本。最大出口國: 俄羅斯、卡塔爾、挪威、加拿大、荷蘭。最大進口國: 日本、德國、美國、中國、意大利。
需求季節對天然氣價格有指標仰用,每年11-3月為需求旺季,作為美國主要取暖能源,寒冷天氣將令需求上升,推升價格;夏季通常是需求淡季,但若出現炎熱天氣制冷用電量上升,也會增加需求,4月源油庫存空間一度接近飽和,油價出現負值,天然氣會否出現同樣情況?天然氣開採儲存相對原油多點彈性,美國天然氣按季節及需求調整能,另外,天然氣更可液化儲存,按常理應不會出現負值。
天然氣期貨跌至近25年低位,新冠肺炎確診人數急升,美國在重啓經濟後疫情出現反彈,相對較早重啓經濟地區德,大批民眾在酒吧聚集,令疫情迅速反彈,州長決定限制部分經濟活動及服務,希望可阻止病毒進一步擴散。除針對食肆的防疫限制,所有100人或以上參與的聚會,必須先得到地方政府批准才可舉辦。餐飲業主要以天然氣作為主要能源,經濟活動再次叫停對天然氣打擊大。近年天然氣價格不斷走低主因需求下降,近年冬季氣温較暖,引至冬季用量下降。雖然以天然氣發電又便宜又環保,但經濟放緩用電量同樣下降,在目前應以什麽策略部署呢?商品投資跟股票市埸最大分別是提供雙向買賣交易,商品若因供求失衡或出現單邊行情,升市追買、跌市追沽,順勢而行,不要刻意撈底或高沽。以目前天然氣走勢而言,跌至25年低位追沽當然有壓力,倒不如等多等,等疫情放緩經濟活動回復正常再考慮買入。
技術分析: 按走勢而言,淡勢已成,RSI接近超買,通常或出現技術性反彈,受制於50天線,目前50天線大約在1.77附近,第一次技將性反彈也是做淡機會,建議按近1.70開淡倉,止蝕放在1.75,起碼升穿1.77才有機會轉勢。
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文錦輝 (Felix)
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【分享專文】清潔煤在那裡?
文/李界木/前環保署副署長
2019-05-30 12:25
Clean coal被譯為「清潔煤」或「潔淨煤」,是個定義多元而常引起爭議的名詞,且被環保人士形容為誤導民眾的洗腦名詞。環保人士在抗議空污時,竟舉出「清潔煤在那裡?」的牌子。到底有沒有清潔煤?答案是有的。淨化煤,清潔程度不一。
煤主要成分為碳、氫、氧和少量的氮、硫或其它元素。據其碳化程度不同分類,可以依次分為泥炭、褐煤、煙煤(生煤)、無煙煤、亞煤等。當任何煤被用作燃料源時,煤的熱分解產生的氣體排放,包括二氧化硫 (SO2)、氮氧化物 (NOx)、汞和其他化學副產品,它會排放戴奧辛、砷、鉛、鎘、砷這些重金屬、致癌物質,且大量排放二氧化碳是全球變暖的主要因素。對環境和人類健康產生負面影響,導致酸雨、肺癌和心血管疾病。這種煤是不清潔!
煤在火力發電中扮演的角色重要性不言而喻,一方面它是最便宜的火力發電元素,它的價格大概是液化天然氣的一半,石油的三分之二,是最便宜的能源獲取管道。目前世上仍需要煤發電,淨化煤技術是無法避免。不少美國官員也會將排放較少廢氣、效率較佳的燃煤電廠詮釋為clean coal,因為它們「相對潔淨」。
經過淨化的煤稱淨化煤
正在開發的清潔煤技術,以消除或減少大氣中的污染物排放。用於實現這一目標的一些技術包括化學洗滌礦物和淨化煤中的雜質、氣化、改進的處理煙氣的技術,以及消除污染物到越來越嚴格的水準,並在提高效率,碳捕獲和儲存技術。淨化煤它包含許多不同層面。固態化是洗煤、除污,甚至使用較有效率的超臨界、超超臨界燃煤鍋爐;煤也可以直接汽化,生成水煤氣(一氧化碳和氫的混合物),直接用做清潔燃料;煤液化可被用來從煤生產液體合成燃料: 甲烷,和石油化工產品(如乙烷、乙醇)。經過淨化的煤,相對潔淨叫淨化煤。
將傳統的火力發電廠(用大概攝氏 700 度的溫度燒煤,產生能量),而新款的火力發電廠用攝氏 1300 度的高溫燒,並在過程裡持續打入氧氣,使煤炭氣化。利用了煤炭氣化、燃料電池複循環發電系統(IGFC)改善煤炭發電產生的污染。用來火力發電的是氣化後的煤炭,而不是我們都認識的那種煤炭。目的就是為了創造出 CO 和氫氣,並降低燃煤時可能會產生二氧化碳的量。同時,在燃燒過後,較輕的氣體會往上飄,被收集起來,經過冷卻、除塵、除硫後,可以繼續重複用來發電,另外較重的煤渣就會往下掉,收集起來也可以拿來鋪路,把煤的價值搾的乾乾淨淨。所以,使用高溫高壓,打破固態變汽態變液態的臨界點,就是「超超臨界」了!這樣的發電,汙染量跟天然氣的差不多。
台灣,目前再生能源的電力不到20%,大多依賴使用天然氣、煤的火力電。過渡到自產、永續、便宜的基載電力(深層地熱、海水溫差、黑潮洋流發電)時,仍需採用淨化煤。短時期(一、二年內)努力發展自產、環保電力,台灣不會缺電。
※ #賴清德院長 曾被指責 #清潔煤 在那裡?
本文旨在澄清,刊於民報:
https://www.peoplenews.tw/…/c1c01c33-4728-4277-86d9-6954d6b…
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