專家傳真－以氫儲能 助攻淨零排放目標

相較於現有的電池儲能，氫氣儲能具有長時間儲存的優點，更適合作爲大規模儲能。圖／美聯社

夏日炎炎，近日在夏日中午用電高峰時，太陽能發電量屢屢突破20％電力佔比，顯示出再生能源在臺灣能源供應的重要性日益提升。根據國發會推估，2050年臺灣再生能源將高達60％至70％，在此情境下，某些再生能源發電尖峰，如冬天由東北季風所產生的豐沛風力發電，可能面臨供過於求的情況。

由此推估，爲極大化再生能源的使用效率，將多餘的再生能源以氫氣儲能，並以氫氣作爲電廠燃氣機組、工業區燃料電池發電燃料、工業或載具氫應用等，將有助於達到2050淨零排放目標的最後一哩路。

相較現有電池儲能，氫氣儲能具有長時間儲存的優點，更適合作爲大規模儲能，用以平衡再生能源發電的不穩定特質。此外，氫氣具有能量密度高、發電副產物沒有碳排等優點，搭配多餘的再生能源進行儲能，可讓臺灣的再生能源應用不再僅靠老天吃飯，不分晝夜與季節，任何時候都可穩定輸出電力。

■氫氣儲能處早期發展階段

然而，氫氣儲能目前仍在早期發展階段，各國多以示範計劃進行可行性及經濟效益探討。以基礎設施來說，氫氣儲存較爲複雜，牽涉到氫氣的管線輸儲可能需要新設，且如何降低氫氣儲存之能源損耗及用地面積，仍待持續精進優化。

氫氣儲能另一個挑戰是需整合電網中的各式電力使用數據（如太陽能、風能、天然氣發電等）並建立遠端監控系統，即時瞭解電網輸配線的負載情形、掌握大量再生能源需儲存的時間區段，以便建立有效的產氫調度與應用。這部份除了需要快速反應的產綠氫技術，也需要配合電力使用調度資料，進行大數據分析，以建立能源供需預測模型，有效的應用各種不同電力供應，以滿足負載需求。

在產綠氫技術上，工研院研發的快速反應陰離子交換膜電解技術（Anion Exchange Membrane, AEM），其電解產氫效率目前已達65％，對比傳統鹼性電解技術，陰離子交換膜電解技術可大幅降低非貴重金屬觸媒使用以降低產氫成本，更重要的是，此技術能快速反應調整功率輸出，特別適應再生能源的波動特質。此外，工研院AEM技術也適用於高壓（30 bar）操作，可減少氫氣需加壓儲存的能源消耗。在經濟部能源署的支持下，工研院已在2023年於沙崙綠能科技示範場域，啓動再生能源產氫儲能的關鍵技術與示範驗證計劃。包括：研究國際目前商售產綠氫技術，同時也發展國產化系統及串聯國內相關產業鏈，踏出我國氫氣儲能示範驗證的第一步。

■沙崙「氫能示範驗證平臺」首座多元整合示範場域

臺南沙崙建立的國內首座「氫能示範驗證平臺」，結合場域內千瓩（MW）級再生能源電力、百瓩級（100 kW）電解產氫系統、複合式氫能/電池（釩液流電池、鋰電池）儲能、分散式發電與熱應用，以及工業餘氫回收純化等技術，完整呈現氫氣生產（Production）、基礎設施（Infrastructure）與應用（Application）的多元整合示範。此外，藉由整合沙崙場域之再生能源及電網能源管理系統，將週末多餘的再生能源轉爲氫氣儲存，並透過氫燃料電池發電系統於周間尖峰時段提供電力，以提高場域內整體再生能源利用率。該平臺不僅可做爲我國首個再生能源調度與氫氣儲能場域，並可協助國內產業進行相關技術、產品驗證，協助企業達到擴大產業發展及減碳之雙重目標。

臺灣有逾90％能源依賴進口，但臺灣的長日照天數和風場環境，使得我們擁有發展再生能源得天獨厚的條件，當大規模再生能源應用時，更少不了氫氣儲能與應用的輔助。構建「氫能示範驗證平臺」，發展氫應用技術，不但是產業落地的第一步，更會成就未來綠色家園的最後一哩路。