【專文】台灣氫能產業發展策略分享

氫能源己被國際公認是未來潔淨能源（綠能） 的主流，因氫能是藉由氫氣在氫燃料電池中與空氣中的氧氣作用後產生電能與排水，不會排放CO2等溫室氣體，且氫氣的來源在自然界中將取之不盡、用之不竭。歐美及日本等先進國家正全力展開氫能經濟的佈局，以氫能用在低碳的運輸載具及用在穩定的基載供電系統與備載電源等。

國際氫能經濟的發展在日本Toyota公司於2014年12月推出世界第一台取名「未來」（Mirai）的氫能車及開放6000個氫燃料電池專利的大動作下已快速展開。日本安倍首相在2015年1月做了重大宣示，即日本將成為全球第一個進入氫能社會（Hydrogen Society）的國家，並以2020年在東京舉行奧運會的「氫氣城-選手村」做氫能社會的示範。

歐盟國家如德國、丹麥、英國等積極推動power-to-gas，即氫氣的來源朝向由多餘的太陽能或風力發電等進行水「電解」產氫，並將氫氣儲存成為氫能應用的「燃料」。太陽能發電對尖載有貢獻，發電過程不排碳，但無法作為基載電源。全年平均可發電時間僅14%。風力發電過程無碳排放，全年平均可發電時間陸域28%、海域38%，無法作基載電源。但氫氣的來源朝向由多餘的太陽能或風力發電等進行水「電解」產氫，並將氫氣儲存成為氫能應用的「燃料」。則太陽能及風力發電原被認為「尖載供電」的觀念，有可轉為「基載供電」。

台灣目前能源有近98%仰賴進口，以化石原料為主，二氧化碳的排放嚴重，如能使用氫能可以大幅減少二氧化碳的排放。台灣為配合國際綠能減碳趨勢，己全力展開綠能推動，台灣預定在2025無核家園，綠能發電佔20% ，預定太陽光電20GW／風力發電4.2GW。發展綠能對台灣而言還有更重要的價值，因綠能的技術大部分台灣自己可掌控，將有機會大幅提升能源自主率，減少進口仰賴，對國家的國防安全體系也有很重要意義。

氫能發電是台灣發展綠能的完美組合

台灣目前積極發展綠能是以太陽能及離岸風電為主，當太陽光電／風力發電快速發展，台電規劃的輸配電網不見得能夠完全容納，將面臨併網問題，在太陽能及離岸風電的尖峰發電時間，預估有相當高的比率可能無法併網？ 此現象如無事先規劃預防，將造成大量再生能源的浪費。如能將多餘的太陽能及離岸風電用於產氫儲氫並結合氫能發電，則可解決此問題。固台灣有豐富太陽能及離岸風電優勢，如能以<太陽能>+<風電>+<產氫>+<儲氫>+<氫能應用>+…，對台灣發展綠能將會是非常完美的組合，將有機會大幅提升台灣綠色能源自主率（目標>50% ）。

為整合台灣氫能產業能量，加速氫能產業推動，黃得瑞博士特地召集數十間台灣氫能相關業者，創立台灣氫能產業發展聯盟。於2018年8月7日於國立交通大學台南分部研華國際會議廳盛大舉行台灣氫能產業發展聯盟成立大會暨氫能產業策略論壇，有將近九十位產氫能相關產業之負責人與代表出席。在成立大會中張景森政務委員貴賓致詞時表示，政府一直很重視日本等國際間氫能的發展，也讚賞國內有許多不計代價持續研發氫能的廠商，才能使台灣在國際氫能產業中佔有一席之地，2040年政府之公務車將全面電動化，孤島型微電網技術之發展也已列為重點政策，移動式及定置型氫能儲能等相關技術及產業將日益重要。

就台灣氫能產業策略而言，將以氫能運輸及氫能發電並行，帶動氫能經濟發展。在氫能運輸方面，可選擇具優勢能力先啟動，再逐步追上國際的整體發展，例如以氫能機車先啟動，再發展氫能巴士／轎車及氫能輕軌動力糸統等。而在氫能發電方面，則可考慮由家用發電（1~5kW） 、備用電源（5~50kW） 以大量取代現有的柴油發電機，再來就是發發電系統（0.5~10MW） 戶外發電系統，以補充台灣的綠能發電。

氫能發電與氫能運輸的藍圖。圖／作者提供

國際氫能經濟的起動是由氫能轎車來帶風潮，Toyota於2014年12月推出Mirai氫能車，Honda於2016年5月推出Clarity氫能車，其他歐、美、韓…等汽車大廠正全力研發氫能轎車、巴士等，將陸續上市。因氫能驕車及巴士等需大低瓦數的fuel cell stakes及「高壓型儲氫罐」（70 Mpa／35Mpa） ，對台灣而言，目前尚有些技術瓶頸待突破。

然而台灣氫能車的機會？台灣優勢應從輕型氫能運輸載具起動，如氫能機車、氫能遊園車、氫能代步事、…等。因台灣在低瓦數的fuel cell stakes及「低壓型儲氫罐」（<1 Mpa）具有優勢。 在某些技術領域甚至可率先製訂國際規範，展現實力。當然從長期規劃角度，台灣必須發展氫能巴士、氫能清運車等，以配合政府的低碳運輸政策，包括加速研發「高壓型儲氫罐」（ 70 Mpa）等。

在氫能發電方面，目前Toshiba（東芝）, Tohoku Electric （東北電力）and Iwatani （岩谷）將在日本政府的資助下，於福島地區開發世界最大的氫能源系統（~10,000 kW） ，它是結合太陽光電+風電 +H2One（氫能） ，上述氫能源系統測穩定後，將由東北電力公司放置在福島地區使用。福島地區除了將有世界最大氫能源系統外，福島地區也將成為日本最大的氫氣產生地，可供應到其他地區。這種規劃發展值得台灣政府發展分散式發電系統參考。台灣在離島地區目前仍是以柴油發電為主，柴油發電污染嚴重、噪音大、發電成本高，是可考慮用日本正發展中的結合太陽光電+風電 +H2One（氫能） 大幅取代。

從具優勢的氫能機車起動

以澎湖電力供應現況為例： 澎湖的民生電力需求約4億度／年，目前有尖山電廠：140MW（柴油火力：129.8MW；風力：10.2MW，而澎湖之再生能源（太陽能+風電）發電量極為豐富，然因太陽能及風電無法24小時穩定發電，我們必須考慮用<太陽能及風電>+<智慧電網>+<Power to Gas>（氫能發電） 。例如以太陽光電：100MW（67公頃）可產出1.25億度／年（尖峰用電） ，加上風力發電：150MW（50座3MW風機） 可產出4.35億度／年，其中可利用Power to Gas使風力發電中約69MW（2億度／年）用於電解水產氫，將可用於氫能發電。進一步考慮澎湖之低碳氫能運輸（總電量約8億度／年） ，純用氫能是有可能的。

台灣要推動氫能產業，氫氣來源與成本也是很重要，初期台灣有許多工業廢氫未利用，半導體與太陽電池的矽晶廢料再利用也有副產品氫氣產出。利用工業廢氫純化的氫氣成本較低，可做初期推動氫能的氫氣來源。從長遠來看，台灣太陽能及離岸風電的資源豐富，具有發展氫能的優異條件，利用Solar Power及 Wind Power做Power-to-Gas？對氫能在台灣綠能的發展方面將可扮演重角色。

總之，台灣在推動氫能產業的發展上，可從具優勢的氫能機車起動，因氫能機車之燃料電池與低壓儲氫領域世界的領導者，可帶動世界領先的氫能機車產業。推動氫能機車未來10年在台灣市場逾650萬台，將帶動逾5000億產業效益，增加5萬個就業機會。

藉氫能機車優勢切入市場，奠定台灣氫能產業基礎，進一步積極發展產氫、重型氫能運輸及氫能發電： 包括1. 重型氫能運輸：氫能巴士、氫能輕軌動力系統、及 2. 氫能發電： 家用、工業用、發電系統用等。整體氫能產業年產值上兆元。所以發展氫能不僅可大幅提升台灣綠能的自主率，更重要的是它可帶動重大經濟效益的綠能產業。