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[Podcast]世界電力新聞週報第93集-淨零能源新解方-氫氨混燒

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發表日期:2022-11-14

內容大綱

低碳燃料(氫氣、氨氣)是能源部門達到深度減碳的工具,特別對於燃煤及燃氣的發電機組而言,混燒氫氣與氨氣已成為各國火力電廠的重點發展技術。本集將從氫能與氨氣的製程出發,一探各國因應氫氨能源趨勢下所發展的最新現況。

詳細內容

各位收聽世界電力新聞週報的朋友,大家好!
為了儘速達成淨零排放目標,全球能源部門致力於尋找減排解方,國際能源總署(IEA)曾對能源部門盤點出能達到深度減碳的工具,包含發展再生能源、提高能源使用效率、運用碳捕集與封存技術,以及使用低碳燃料等,其中低碳燃料已被電力產業視為在減碳貢獻上的關鍵支柱。
火力發電是台灣現階段最大宗的電力來源,使用的燃料包含煤、燃料油、柴油及天然氣,也是排碳量最多的發電方式。儘管在碳排放和空汙排放量的考量下,逐漸採行「增氣減煤」以降低對燃煤的依賴,但減碳的速度仍不夠快速,當務之急乃尋求燃燒後不會產生二氧化碳的替代燃料,而近年最受矚目的便是將氫氣混合於天然氣中燃燒的「燃氣混氫」,以及將氨氣混合於煤中燃燒的「燃煤混氨」。
氫氣須要經過加工轉換才能產生,但反應後只產生水而不會排放二氧化碳,故被視為淨零碳排的一大解方。依照氫氣製造方式所產生的碳排量,無色的氫氣普遍用顏色區分為「灰氫」、「藍氫」和「綠氫」。「灰氫」和「藍氫」都是從煤炭和天然氣等化石燃料中提取氫,提取的過程中皆會產生二氧化碳,差別在於生產「藍氫」時,會另外將剩下的二氧化碳埋入地下或用作工業原料,降低碳排;「綠氫」則是使用再生能源來電解水以產生氫氣,不會有碳排的現象。
由於氫氣燃燒效率高,已逐步被應用於混合天然氣燃燒的發電機組,是取代化石燃料發電的理想選擇,台電今年也與西門子簽訂氫能混燒合作備忘錄(MOU),預計於2040年調高混燒比例至20%。氫能的崛起也帶動全球區域性的氫能源交易市場,將氫氣視為電力轉型重點的歐洲,計畫利用既有的天然氣管線,建造長達4,900公里的氫氣運輸網絡,以連結遠距離的買家和賣家。美國南加州的天然氣公司,亦發布將於洛杉磯建立交易網絡的願景。此外,韓國自2026年起也可要求電網營運商於天然氣管線內混入20%的氫氣。
儘管氫氣被譽為能源救星,但在運輸及儲存上仍有諸多挑戰待克服。例如在運輸上,為了載送更多氫氣,通常會將氫氣加壓液化以縮小體積,然而,氫液化的溫度須達零下253度,在維持低溫暨持續重複加壓下,將造成部分氫氣損失及能耗的增加。此外,氫氣具易燃性,加上其分子小,容易鑽入輸送管線或儲氫瓶等設備,故存輸上必須採用特殊材料以避免斷裂及爆炸現象。由於氫能技術尚未發展成熟,也因此催生出第二種替代能源-氨氣。
氨氣即俗稱的阿摩尼亞(Ammonia),泛用於化學肥料,因其燃燒後無碳排放又不易爆炸,相較於氫氣在儲運安全性佔有優勢。氨氣是由氫氣和氮氣反應製成,延續前面所提及的藍綠氫製造原理,使用藍氫製成的氨氣,稱為「藍氨」;使用綠氫製成的氨氣,則稱為「綠氨」。氨氣的熱值因與煤接近,能夠與煤共同混燒,是另一種可取代燃煤發電的新興燃料。
有鑑於亞洲地區的燃煤電廠占比高,氨氣的市場需求潛力不容小覷,日本積極發展煤氨混燒技術商業化,預計在2050年,對氨氣的年需求量將從目前的100萬噸提高至3,000萬噸。日本此舉不僅吸引東南亞諸國相繼前往取經,其他國家也紛紛效仿日本投入煤氨混燒計畫,例如韓國政府希望到2040年,國內半數以上的燃煤電廠能施行20%的混氨燃燒;印度的電力生產商也開始著手評估旗下電廠採用燃煤混氨的可行性。
雖然氨氣優點不少,但其燃燒時產生的氮氧化物,也被視為一種污染物。而隨著氨氣供應鏈的擴大,當氨氣需求過多,亦可能導致既有應用氨氣的產業如農業、肥料業等供需失衡。因此,有部分專家認為,氨氣只是在達成最終氫能社會目標前的過渡方案。
無論如何,氫氨能源的潮流就連石油輸出大國-沙烏地阿拉伯也加入行列。早在2020年,沙烏地阿美公司與沙比克農業化肥公司便運送全球首批藍氨至日本,作為火力發電廠的燃料,而今年更宣布獲得世界上第一個生產藍氫及藍氨的獨立認證。這不僅是開發潔淨能源的重要里程碑,也加速鼓勵各界攜手邁向2050淨零碳排的目標。
以上是本週世界電力新聞週報的整理報導,國際上電力的大小事,我們會持續密切關注並且跟大家分享,若喜歡我們的頻道歡迎與好朋友分享喔!