再生能源發電具有間歇性,過剩的電力該如何有效儲存?利用地下鹽穴儲氫或許是個好解方。英國擁有得天獨厚的地理優勢,早在1972年就開始利用地下鹽穴儲存氫氣,至今運作已有半世紀。如今,隨著英國能源公司SSE宣布新一輪地下鹽穴儲氫計畫,這項低調的技術也被重新推上舞台。英國皇家學會指出,要實現2050年淨零目標,必須依靠大規模、低成本的氫氣儲存方式,而地下鹽穴正是其中最具潛力的解方。
為了解決綠氫高成本的儲存與運輸難題,英國SSE Thermal與挪威能源巨頭Equinor攜手推動「奧爾德布羅氫能示範計畫」(Aldbrough Hydrogen Pathfinder),今年5月正式獲得許可,將成為全英第一個結合綠氫生產、地下鹽穴儲能與100%氫能發電的設施。
設施選址在英格蘭東約克郡海岸,計畫建置電解槽,並透過購電協議(PPA)將取得的風電與太陽能轉化為綠氫,再注入改造後的地下鹽穴長期儲存,最終供開放式循環燃氣渦輪機發電,預計於2029年正式營運。
這座綜合性的綠氫基礎設施不僅能降低氫氣運輸成本,也將成為英國能源轉型的重要示範案例。其中地下鹽穴的應用,正是壓低儲氫成本、規模化的關鍵。生產出的綠氫可直接回輸國家電網,也能供應交通運輸與工業等難減排部門。
Aldbrough Hydrogen Pathfinder是英國首批可同時結合綠氫生產、地下鹽穴儲能與100%氫能發電的設施。照片來源:SSE
事實上,地下鹽穴(salt caverns)並非專為氫能所發明,這項技術過去已廣泛應用於儲存天然氣、液態石油和液化石油氣,目前全球投入使用的鹽穴超過1900個。與地面儲罐相比,地下鹽穴能提供數十萬立方公尺的儲存空間,具有不受天氣影響、不易發生洩漏的優勢,能有效降低儲存過程中的能源損耗。
這類鹽穴並非天然中空,而是透過人工「溶浸法」(solution mining)技術往地底深處的鹽層注入約體積八至十倍的清水,鹽分溶解後形成鹽水,再把這些飽和鹽水抽出地表,如此一來就能在岩鹽層內造出一密閉且堅固的「洞穴」。
地下鹽穴的規模龐大,常見高度通常超過300公尺、直徑達50至100公尺,容量則從5萬立方公尺到100萬立方公尺以上不等。以一個50萬立方公尺的鹽穴為例,容量相當於200座奧運標準游泳池,開鑿時間約需半年到2年。
英國皇家學會報告指出,要在2050年實現淨零目標,英國將需要高達100TWh(太瓦時)的儲能容量,相當於英國約1/4的全年電力需求。目前最具潛力的方案,就是將氫氣儲存在地下鹽穴中。
地理條件也讓英國在這項技術上具備優勢。英國適合建造地下鹽穴的鹽層分布於西北部的柴郡盆地、東北部的東約克郡,以及南部的威塞克斯盆地。英國地質調查局(BGS)更指出,僅東約克郡一地的鹽穴儲氫潛力,就已足以超過100TWh的需求。
在國際上,地下鹽穴儲氫同樣被多國視為能源轉型重點,全球最大的工業氣體供應商林德集團,就在美國德州就建造了全球第一個商業化氫氣鹽穴,已安全運行近10年,能在用電高峰需求時段靈活調度供氫。歐洲的德國、法國,以及亞洲的中國,也都相繼投入建設。
地下儲氫有著不受天氣影響、不易發生洩漏的優勢,是高潛力的解決方案。圖中為四種潛在的儲氫方式,分別為襯砌岩洞、地下鹽穴、鹽水含水層和枯竭氣田。照片來源:英國地質調查局(BGS)/UKRI
儘管前景普遍看好,地下鹽穴儲氫仍面臨諸多挑戰。英國地質調查局指出,鹽穴從開鑿到完工往往耗時數年,並伴隨高額資本支出。若缺乏明確的獲利機制與長期市場需求保障,投資者往往難以承擔這類高風險專案。此外,目前雖已有少數鹽穴儲氫作為試辦點,但公開可參考的設計、操作數據仍相當有限,讓新開發案缺乏足夠前例可循。
在安全層面,地下大型工程常引發社區疑慮。除了地層穩定性需要持續監測,鹽水(brine)的排放以及地面設施都可能影響環境與居民。若缺乏透明的溝通和社會參與,相關計畫容易面臨審查延宕或地方阻力。
有英國環境團體擔憂,氫氣容易洩漏且高度易燃,一旦發生爆炸後果慘重。南安普敦大學環境科學教授威廉斯(Ian Williams)也指出,氫氣除了具爆炸風險外,更是一種「強大的間接性溫室氣體」,在生產、運輸和儲存過程中的洩漏,都可能加劇全球暖化。
隨著全球再生能源比例持續攀升,如何有效儲存並靈活調度間歇性的綠電,已成為各國能源轉型的共同挑戰。地下鹽穴儲氫被視為未來能源組合中的關鍵工具,不過能否在未來十年真正發揮作用,不僅取決於技術成熟度,更仰賴政府、產業與大眾的合作,才能加速鹽穴儲氫技術的應用。
1. Solar Power Portal (2025年5月13日),SSE, Equinor secure consent for ‘first of its kind’ hydrogen project in the UK
2. Fuel Cell Works(2025年5月13日),SSE and Equinor's Aldbrough Green Hydrogen-to-Power Project Secures Planning Approval in the UK
3. pv magazine(2020年6月16日),Hydrogen storage in salt caverns
4. Geostock(2023年3月3日),Four ways to store large quantities of hydrogen
5. 英國皇家學會(2023年9月7日),UK government must kick-start the construction of large-scale electricity storage or fail to meet legally binding net zero targets by 2050, warns Royal Society report
6. Linde,Storing Hydrogen in Underground Salt Caverns
7. BBC(2025年2月9日),Weymouth hydrogen storage caverns: What you need to know
8.Catapult(2025年2月6日),What you need to know about hydrogen salt cavern storage – Frank Bridge and Dr. Daniel Curry
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