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讓綠氫成為明日的石油!德國的氫能發展策略

2020/03/06 倪茂庭

為了氫能發展,中央政府和產業都打好了如意算盤。而同一時間,地方政府的規劃一樣不落後。顯然,德國上下是很認真在為氫能佈局。

 

德國聯邦經濟能源部長Peter Altmaier(左二)邀集部會代表討論德國國家氫能策略規劃(圖:BMWi,CC BY-ND 3.0 DE

  去年9月,德國氣候內閣擬出2030氣候行動方案(German 2030 Climate Action Programme),其中有一個非同凡響的策略:氫能,是國家未來低碳科技的新寵兒。就在不久前,德國經濟部為國家氫能策略(National Hydrogen Strategy)提出草案,供各部門討論,看起來德國也希望成為全球氫能發展的先驅之一。

  而仔細看一下草案裡的目標,有別於過往常見用甲烷、石油等化石燃料製造氫能,德國想要追求的是「綠色氫能」(Green Hydrogen),也就是利用再生能源去電解水製氫。目前預計到了2030年,全國境內有20%的氫能使用,皆需透過潔淨能源製造。同時德國也會加強氫能供給的基礎建設,包含將有3~5GW的氫能電解設備、打造氫能產業鏈等。

 

國家氫能策略怎麼訂 埋有藍綠之爭

  不過要訂定一個同時符合「永續」和「經濟效益」的國家氫能策略,可不是件容易的事。事實上,目前生產氫氣比較成熟方式包含「化石燃料製氫」和「水電解法」兩種。以前者來說,如果是透過煤去生產,又稱「灰氫」;若是以天然氣蒸氣重組的方式,則稱為「藍氫」。而若今天是由再生能源電力直接去電解水,產生出來的「綠氫」,其二氧化碳排放量顯然會比前面兩者來得低。

  德國經濟部長之前就表示,雖然國家氫能策略偏好發展「綠氫」,但若要創造更全面的氫能經濟體,再生能源電力的供應速度恐怕無法趕上。從經濟角度來看,短期內用「藍氫」去擴大經濟體,是有必要的。綠黨議員Ingrid Nestle更明白的指出,德國將藍氫納入國家政策的主要原因,乃是因為德國近期再生能源發展受阻。

 

追上中、日 德國有一份藍圖

  除了「藍綠之爭」之外,德國面對的下一個問題是:如何追上、領先中國與日本的氫能發展,取得國際性主導地位?又該如何克服再生能源的供應不足,讓氫的生產更具產業規模?

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預期於2020年3月正式商轉的福島氫能研究場址(Fukushima Hydrogen Energy Research Field, FH2R)為目前全球最大規模的綠氫生產,預期裝置容量為10MW(圖:日本經產省,CC BY 4.0

  對此,草案策略中明確指出,將透過「進口」再生能源來解決問題,主要期盼能與其他國家打造能源夥伴關係(energy partnerships)。舉例來說,德國政府看重非洲國家豐富的光能,因此投入3億歐元計畫,將與這些國家共同打造綠氫生產基地,讓綠氫供應不斷炊,同時又可為非洲國家帶來就業機會,是個雙贏的解方。

  而同時,歐盟在綠色政綱中,也將氫能列為重點低碳轉型科技。為了掌握氫能產業的整體布局,德國北萊茵-威斯伐倫(North Rhine-Westphalia)甚至與荷蘭開始共同思考創造跨國的綠色氫能產業。

 

國家發展氫能 各產業一同動起來

  當然,要發展氫能,建置相對應基礎建設是不能缺少的!對此,德國天然氣網絡營運商會(FNB Gas)就計畫將既有超過90%的天然氣管線與相關基礎設施,改變成氫能運輸管。受動員的產業還不僅於此,像德國的鋼鐵和化學產業近期也紛紛加入氫能行列。

  比方說,德國化學產業龍頭巴斯夫集團(BASF),去年公布其「碳管理方案」,用再生能源取代天然氣,來加熱蒸汽裂解裝置,並且還要翻新天然氣生產氫氣的製程技術,目的都是希望在2030年,達到碳中和與產業成長。而德國的Thyssenkrupp鋼鐵集團也不惶多讓,去年已展開「以氫代煤」的煉鋼測試,希望能於2022年起全面採用,逐步實現鋼鐵生產「碳中和」化,預期還可貢獻20%的減排量。

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Thyssenkrupp鋼鐵集團2019年11月開啟第一次氫能製鋼的測試(圖片:Thyssenkrupp

  看起來,為了氫能發展,中央政府和產業都打好了如意算盤。而同一時間,地方政府的規劃一樣不落後。來看看之前剛完成城市選舉的德國漢堡,為了減低氣候變遷衝擊,市長Peter Tschentscher特別祭出提前關閉Moorburg燃煤電廠,將部分廠區改造成容納氫能生產設備的計畫。顯然,德國上下是很認真在為氫能佈局。

 

【參考資料】

CLEW. Hamburg mayor proposes conversion of coal plant into green hydrogen production site. (2020.02.21)

CLEW. IEA urges Germany to focus on hydrogen, import LNG. (2020.02.19)

CLEW. 'Tomorrow's oil': Germany seeks hydrogen export deal with West African states. (2020.02.12)

CLEW. Green hydrogen “elixir of life” of future-proof steel industry – env min. (2020.02.05)

CLEW. German econ min’s draft strategy criticised for including ‘blue hydrogen’ (2020.02.03)

CLEW. German econ min calls for large-scale green hydrogen production in highly anticipated strategy – report(2020.01.30)

CLEW. Gas grid operators say few new pipelines needed to build hydrogen network. (2020.01.28)

CLEW. Germany must beat Asia in hydrogen technology race – government (2019.11.05)

CLEW. Australia potentially huge partner for German hydrogen ambitions – industry. (2019.10.28)

Bloomberg. Germany Taps Hydrogen Subsidies in Race to Replace Fossil Fuel. (2020.01.31)

BASF. Innovations for a climate-friendly chemical production. (2019.01.10)

Thyssenkrupp. Our climate strategy for sustainable steel production.

倪茂庭

在大肚山上的美哉東海開啟基礎法學的學習,又到中興大學摸索國際氣候變遷法,現在跑到台大風險中心擔任助理研究員,對於未來的下一步不是很確定,但唯一可信的是,可預期的未來裡,只要人類還在,氣候就將持續變遷。

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