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陳炳煇、江雅綺:讓「氫能」成為台灣的「馬斯克Powerwall」

陳炳煇江雅綺 2022年05月03日 07:00:00
台灣正在進行電網的改善工程,風力、太陽能的供應也逐年增加,但隨著科技進步,氫能也是非常值得台灣全力開發的藏寶。(維基百科)

台灣正在進行電網的改善工程,風力、太陽能的供應也逐年增加,但隨著科技進步,氫能也是非常值得台灣全力開發的藏寶。(維基百科)

俄國入侵烏克蘭,至今已快三個月了,以小抗大,烏克蘭的韌性超出世界想像。這段期間,支持自由人權的國家或人們,也透過各種制裁、投入資源幫助烏克蘭抗俄。其中,全球首富馬斯克Elon Musk 行動不落人後,先是在推特回應烏克蘭數位部長公開要求、提供衛星網路「星鏈」(starlink)幫助烏克蘭不斷網,最近(4月29日)又提供Powerwall太陽能板和儲能系統給烏克蘭2家因戰火而供電不穩的醫院,避免它們因斷電而影響醫療能量。

 

這套「Powerwall」太陽能電池系統據說可搭配電網智慧運作,在白天太陽充足時,太陽能板就可以充電;而在天黑或電網系統故障時,系統會自動轉換成供電狀態。易言之,這就是分散式電力供應的範例,當大型發電廠成為戰爭攻擊目標,個人或小型組織單位可以啟用的行動電源系統,就會扮演關鍵的能源角色。

 

台灣正在進行電網的改善工程,風力、太陽能的供應也逐年增加,但隨著科技進步,有一項能源是非常值得台灣全力開發的藏寶,那就是氫能:氫能可以透過科技製造而成。雖然目前以天然氣製氫的技術較為普及廉價(所謂「灰氫」)、並輔以碳捕捉技術減碳(所謂「藍氫」),但從水電解而成的氫能(所謂「綠氫」),既無碳排放又可從大海中取之不盡,即使目前成本偏高,隨著科技進步,未來由灰氫轉為藍氫、藍氫轉為綠氫,成為物美價廉的淨零能源選項,實可想像。尤其台灣四面環海,氫能未來發展無窮。

 

不過,未來願景有待努力,以目前氫能的技術,氫能製造後,大規模儲能與運輸的成本和技術挑戰都很高。由於種種限制,若以氫能做為大型發電廠的選項,技術面尚待克服。但我們可以把腦筋轉一轉,能源不一定要由大型發電廠提供,也可以像馬斯克的Powerwall一樣,以小單位小單位的系統使用。在這樣的場景,像汽車等交通載具,就可以是能源的小型行動載體。試想,小型氫能載具,較之大型電廠,儲能和運輸就容易很多了。

 

氫經濟概念圖。(維基百科)

 

以氫能為能源的載具,和電動車相較,有它的優點。因為以鋰電池為能源的電動車,續航裡程有限、電池組重量太大。但是氫能車剛相反,氫能沒有續航裡程限制,而且只要加氫就有重新補給能源,相對電動車需要長時間充電、氫能的補能時間短,天然適合長途運輸。

 

從氫能車的優點衍伸,加氫的便利性愈高,氫能車的優點愈能發揮。例如重型卡車,其路線相對固定,以高速公路為主。那麼人們只需要在固定路線上建設幾個加氫站就可以了,沒必要類似電動車一樣、在全國鋪開充電站。如此在加氫站上的投入資本需求降低,也會讓氫能車的使用成本降低。

 

但即使有助能源的安全與韌性,並且也有運用的場景,法規面仍待解決。例如目前使用石油的載具,為確保加油站的設施安全標準,政府早就訂有《加氣站設置管理規則》。不久前,電動車所需要的充電站,一開始也面臨社會大眾的安全疑慮,但根據資料顯示,為了鼓勵電動車產業,政府各單位很快致力解決法規問題:例如經濟部能源局於《用戶用電設備裝置規則》之「第六章特殊設備及設施」,訂定「第五節電動車輛充電系統」專節,內有包括「通則」、「配線方法」、「設備構造」、「控制與保護」及「電動車供電設備場所」等內容。此外還另依「電業法」第32條及「用戶用電設備檢驗辦法」第3條,讓電動車充電站設置完成後,輸配電業或自設線路直接供電之再生能源發電業,應依規定進行檢驗,經檢驗合格時,方得接電,以維民眾居家及財產安全。

 

內政部營建署亦依建築技術規則建築設備編第1條規定,有關建築物之電氣設備,據經濟部訂定「屋內線路裝置規則」(即現行之「《用戶用電設備裝置規則》)辦理,配合能源局增訂之電動車充電專章,明定電動車配線標準、供電設備位置、高度等規範,以維充電設施之安全。另外,為了推動國內電動車輛普及化,內政部營建署也積極依據「電動機車產業創新躍升計畫」,進一步研擬建築技術規則,要求停車空間應依「用戶用電設備裝置規則」預留供電動車輛充電有關設備與裝置之裝設空間,以因應未來電動機車之充電需求。中央法規之外,地方如台北市亦有《台北市營利電動車充換電站設置規範》。雖然相關法規尚未齊備,但至少已有雛形。

 

因而,就算現今氫能技術已經可用,氫能車也是一個追求淨零的選項,台灣想要發揮氫能優點,第一個遇到的問題則是:加氫站的安全標準和管理規則在哪?

 

※作者陳炳煇為台大機械系特聘教授,江雅綺為北科大智財所副教授




 

 

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