日本在綠氫能源上的發展（08/26/2021 風傳媒）

氫將是人類最清潔的燃料，其燃燒只產生水而不排碳，由於這種對環境的友好性，氫被稱為「完美能源」或「未來能源」。

氫廣存於地球之中，其能源密度極高，且可以氣態、液態及固態的氫化物呈現，以適應各種運儲方式及應用環境的要求，和化石能源相比，其製取更為方便，不受地區因素的限制，也不會因資源分布不均而引發地緣政治風險，通過可再生能源製氫，將促成碳中和的實現。

作者：胡僑華

太陽能製氫是前景最好的製氫法

目前以化石燃料做為主原料的煤氣轉化法占全球氫製備總量的95%，而以電解水製氫的的比率不足5%，以太陽能製氫的比例更小。其實以太陽能製氫已有40年的的發展歷史，被認為是最有前景的製氫方法之一，值得繼續努力研發。

當今全球在建的以可再生能源製氫項目總計80GW（1GW = 100萬千瓦），在2020年新增的項目即達50GW，就像過去十年風能和太陽能的價格成倍下降， 一旦形成規模效應，即大幅降低其LCOE成本（Levelized Costof Energy，均化能源成本）。

日本百年老店──電氣產品製造商東芝集團（Toshiba）正在全球布置此具「未來能源」之稱的氫能，並以大規模可再生能源製取綠氫，做為碳中和時代的解決方案。

放眼全球，日本是近年來最熱衷發展氫能的國家之一，利用碳捕獲（CCS）實現平價化石燃料的脫碳製氫，以及可再生能源製氫，對能源自給率甚低的日本而言，用零排碳的可再生能源以製取清潔、高效且較易儲運的氫能，無疑是「後福島時代」得以兼顧能源安全和碳中和目標的理想選擇。

早在50年前東芝就開始做氫能方面的研發，當時日本的氫路線是烴類或醇類重整製氫，但現在零碳的理念下，近10年已全面提升氫能體系。例如東芝燃料電池體系全部都是純氫製備，其燃料電池系統H2Rex 在日本國內已累計交付了100台以上，這種100KW的模塊化單元，可根據需求做靈活組合，啟動後不及5分鐘時間，高效管道或儲槽中的氫氣轉化為電能和熱能。

從製氫到氫利用的全程實現了零排碳

以東芝的新氫能綠合中心為例，利用太陽能電解水製備氫氣，並直接將其應用於東芝的府中工場的燃料電池驅動叉車（Fork lifter）上，不但叉車運轉不排放二氧化碳，且因利用可再生能源作為製取氫能的燃料，從製氫到氫利用的全程實現了零排碳。當突發災難時，這套小型分布式能源亦可大顯身手，做為一條生命線為300名受災群眾提供一週所需的電力和熱水供應。

綠氫雖有諸多優點，但在全球範圍內仍為成本高居不下所困擾，在日本要靠政府的政策來支持。此外光伏、風電仍存在間歇性問題，且因電網調峰要求甚大，導致棄風、棄電的狀況經常發生，若將這部分電力轉換為氫能儲存起來，需要時再予釋出，成為最理想可靠的結合。亦即可再生能源與電解質製氫技術綑綁在一起，製造出完全的綠氫。

在日本國立新能源產業技術綜合開發機構NEDO（New Energy and Industrial Technology Development Organization）的帶頭下，東芝與另外兩家日本企業合作的福島氫能研究基地（FH2R）已於2020年成立。東芝在該領域所長的是對電力系統、電子設備及控制系統的深入了解，及對氫的長期技術累積，目前正與上游製氫企業研討合作。

在氫能起動階段，東芝呼籲政府對全行業給予政策支持，鼓勵更多企業參與氫能產業鏈的完善，並儘早明確氫能使用的法律及規範，在此前提之下，氫能成本才能隨著規模效應而快速下降。

氫能成本的下降有賴於一個足夠大且高速成長的下游市場，東芝正在推動純氫能燃料電池系統H2Rex儘早應用於日本及中國市場，使其成本符合市場潛在的需求，並聯合中國合作夥伴一起開拓市場。

福島事故讓東芝不得不脫鉤核能

實際上東芝對於 「終極能源解決方案」的認知，在福島核能事故之後，出現了徹底的轉變，東芝曾是全球核能領域的重要領先者，旗下擁有歷史戰績輝煌的美國西屋電氣公司。但2011年發生的福島核能事故，使全球核電技術放緩，建造成本陡增，西屋電氣申請破產保護等諸原因，東芝最後選擇脫鉤核電資產。

2020年10月日本首相菅義偉在臨時國會上發表施政演說時宣布，日本將爭取在2050年實現溫室氣體净零排放，這標示做為全球第三大經濟體及第五大排碳國的日本，在氣候議題上的立場有了巨大的轉變。

日本的溫室氣體排放中，至少有80%來自能源範疇。二氧化碳零排放並不是最近才有的呼聲，早在〈京都協議書〉及〈巴黎氣候協定〉且更早以前，就進行了與此相同的探討。

福島事故改變了全球滅碳的思路，2011年之前，日本及歐洲都將低碳發電目標寄望於核能，但現在已轉變為寄望於可再生能源的發展。除了氫能之外，東芝還有其他頗具競爭力的的能源業務和碳捕獲及儲存技術，可以根據不同地區的條件與與特徵，進行靈活的組合，無論在水電領域、光伏領域及地熱領域，均處於世界領先的地位。

該項目建有全球最大的利用可再生能源的10 MW（1萬千瓦）級製氫裝置，正在驗證清潔低成本的製氫技術，在此所產生的氫氣不僅使用為平衡電力系統，還為固定的氫燃料電池系統，及移動的氫燃料電池車輛（汽車、巴士）等提供動力源。

日本的綠氫發展可供台灣借鏡，台灣現行的可再生能源發電占比僅20%，卻以進口液化天然氣以支持50%的氣電 ，與其如此，不如投資於光源充足的澳洲建立液化綠氫廠，並進口台灣以取代LNG（主成分為排碳的甲烷）以供發電，達成低碳及無排碳的能源承諾。

本文作者胡僑華為工程專業經理人

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3875207?mode=whole

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英國啟動氫能戰略 到2030年投資40億英鎊

英政府採用之前在海上風電的成功經驗，就是以主要工具之一差價合約（CfD）計劃，該計劃通過為開發商提供直接保護免受批發價格波動的影響、並保護消費者免於支付增加的費用，來激勵對可再生能源的投資電價高時的支持成本。

因此，氫氣商業模式發起了公眾諮詢，該模式建立在與海上風電 CfD 類似的前提下，旨在克服低碳氫氣和化石燃料之間的成本差距，幫助降低成本。也就是說，根據 CfD 計劃，政府保證符合條件的項目能夠以最低價格出售電力，可再生能源發電商會在拍賣中競標 CfD 合同。除此之外，政府正在就 2.4 億英鎊的淨零氫基金的設計進行諮詢，該基金旨在支持英國新低碳氫生產廠的商業部署。....

能源轉型大勢所趨，掌握碳中和儲能商機！一次搞懂什麼是碳中和、鋰電池、固態電池、燃料電池（07/12/2021 TechNews科技新報）

作者 姚 惠茹

聯合國在 1997 年 12 月通過京都議定書將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平，以保護地球的生態系統。從那之後，碳排量就逐漸成為評估環境成本的一項重要指標。2015 年 12 月，各國在《巴黎協定》中承諾，在 2050~2100 年實現全球「碳中和」目標。

什麼是碳中和呢？

碳中和是「從環境中消除的碳排超過所排放的碳」。通常透過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式，來達到相對「零排放」。目前為止全世界已經有超過 50 個國家宣告在本世紀中葉達到碳中和，超過 100 個國家在政策中提及，2050 年是大部分國家設定的目標年。

分析碳中和商機，首先要來了解主要碳排產業，目前全球最大的碳排放產業是電力產業，其碳排放量佔全球碳排放量比重高達四成，而再生能源發電的比重近幾年來雖然持續增加，也約略佔三成左右，如扣除水力發電、地熱發電等，以風電及太陽能為主的再生能源佔比又僅有一成，富邦證券表示，未來持續增加風電與太陽能發電仍將是主要的發展趨勢。

車輛的二氧化碳排放佔全球碳排放量比重超過二成，因此未來電動車取代內燃機汽車的趨勢，將會加快進行，另外包含製造業的工廠與建築業等佔全球碳排放量也達到二成，因此將被迫更新其生產設備，降低排放量，中國及其他第三世界等地區，必須要淘汰高汙染高排碳的產能，建置更具效能且符合環保碳排規範的產能取代，否則其出口將會被先進國家課以碳稅。

從前面分析主要碳排來源，就可以知道為什麼再生能源和電動車會成為近年來的重要產業發展趨勢，然而電動車雖然不排放 CO2，但若使用的電力是火力發電，則會增加發電廠的碳排量，因此電力來源由火力發電轉為再生能源，再使用電動車才能真正達到減碳的效果。

富邦證券表示，由於再生能源如太陽能與風電都是屬於間歇性發電，受到日照時間與季節性風力強弱的影響，必須透過儲能系統，將再生能源發電做妥適的儲存應用，故儲能系統將在碳中和發展趨勢中，扮演著重要的關鍵角色。

近年來光電、風電產業快速崛起，因綠能發電具間歇性特質，尚需儲能系統搭配，才能避免再生能源受到天氣因素的波動影響供電，確保長期供電穩定，儲能系統市場規模因此快速成長，2018年全球儲能系統放電量 5,971 百萬瓦時，預估至 2024 年，全球儲能系統規模年複合成長率超過七成。

富邦證券指出，現階段全球儲能系統主要可分為三大類，機械能儲能、電化學儲能（鋰離子電池）及化學儲能（燃料電池）三大類，其中以電化學儲能為目前的市場主流，而化學儲能為近年備受市場期待的另一種儲能系統。

鋰離子電池

目前全世界車廠所生產的電動車，其儲能電池的應用種類，以「鋰離子電池」為市場應用主流，而再生能源儲能系統方面，也大部分同樣採用「鋰離子電池」，作為協助電網進行電力調節的輔助設備，例如特斯拉在各地建置超級充電站，就會利用到鋰電池儲能系統。

鋰電池材料中以正極材料最為重要，一般都是以鋰合金氧化物所構成，也是常聽到的三元鋰電池就是以鎳鈷錳等三種材料組成正極的鋰電池，另外常聽到的磷酸鋰鐵，也是正極材料的一種。負極材料目前多以石墨為主，未來會往矽負極來發展電解質現階段都是液態（膠狀），目前業界正積極開發固態電解質的鋰電池，作為下一世代鋰電池的發展方向。

固態電池

鋰電池為「液態電池」，其電解液為膠狀電解質，而液態電池性能容易受溫度高低影響，並有電解液外漏爆炸的風險，當前普遍使用的有機電解液存在爆炸等安全隱憂，已成為限制鋰離子電池發展的瓶頸，而固態電解質的重量較輕，只有液態鋰電池的一半、充電速度比鋰離子電池快，只要 10~15 分鐘，而且沒有腐蝕性的問題，壽命較長。

目前日本豐田、南韓三星、中國寧德時代、美國的 Quantum Scape（QS），德國的 Solid Power 與台灣輝能等公司業已開啟固態電池產業化進程，目前預估最快 2023~2025 年間，有可能量產車用固態電池。

燃料電池

燃料電池為一種將燃料（通常是氫氣）與氧化劑產生的化學能通過化學反應轉換成電能的儲能系統，通常又稱為氫能源，利用氫燃料的氧化作用，產生電力，沒有排碳，只有排水，若是將太陽光電或風力發電的電力來產製氫氣，產製後的氫氣可做為燃料電池的燃料來源。

藉由氫能載體整合各式再生能源，能平衡各類再生能源供電缺口或不穩定。富邦證券表示，現階段包含美國、日本、南韓、歐盟、澳洲及中國都積極發展燃料電池，企業界與日韓車廠也都努力開發各式產品應用。

富邦證券表示，2050 年是大部分國家設定的碳中和的目標年，降低碳排放量的碳中和商機，已經成為未來十年的重大商機，因此使用何種電池能達到安全又具效能的綠能發電儲能系統，將會是未來產業發展的重點，也值得投資人持續關注。

完整內容請見：
https://technews.tw/2021/07/12/carbon-neutral/

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＃記得打開ＣＣ字幕　＃太陽能發電ㄉ另一面

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各節重點：
01:10 太陽能發電的污染在哪裡？
01:50 製造太陽能電池會有什麼污染？
02:34 處理這些污染物很難嗎？
03:22 太陽能板是巨型垃圾？
04:15 回收成本要怎麼解決？
05:22 漁電共生會不會有污染風險？
06:05 漁電疑慮1：洗太陽能板會污染到魚塭的水嗎？
06:52 漁電疑慮2：太陽能板擋不住颱風？
07:49 漁電疑慮3：架設太陽能板會影響產值？
08:43 關於漁電共生的補充說明
09:14 我們的觀點
10:41 提問
11:00 掰比

【 製作團隊 】

｜企劃：歡歡、宇軒
｜腳本：歡歡
｜剪輯後製：絲繡
｜剪輯助理：范范
｜演出：志祺

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🔺註解
→ 02:30 註1：
例如華盛頓郵報就在 2008 年報導，有中國工廠把四氯化矽直接倒在廠外的土地上，使得那裡的土壤慢慢變得雪白一片、沒辦法再種植作物；附近的居民也表示，空氣中因為含有這些化學物質，所以他們一出門，就會覺得眼睛刺痛、頭昏、呼吸困難。
→ 03:10 註2：
例如光宇材料的技術，可對太陽能及半導體產業每月產生的 6000 多噸廢砂漿進行分離、清洗、改值等工序，重新產出矽粉、氫氣、碳化矽、二氧化矽，重新應用於鋰電池負極材料，及機能衣物等產品，如去年世大運紀念服。
→ 03:17 註3：但薄膜型太陽能電池也會有自己的重金屬污染問題
→ 04:01 註4：一般矽晶體太陽能板組成比例是： 65%~75% 玻璃、10%~15% 鋁框、10% 塑膠和 3%~5% 的矽晶。
→ 04:09 註5：這個成本有包含回收玻璃以外的其他部分
→ 08:09 註6：
當然，按照漁電共生的法規，產量只要有七成就符合標準，但嚴格來說，漁民還是損失了另外三成，這也是大家會有顧慮的地方。
→ 09:36 註7：2015年天下爆出台積電的合作工廠違法傾倒的內幕：
https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5065621

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【 本集參考資料 】

🌞 一次可以看很多太陽能資訊ㄉ網站們：
→ 陽光伏特家：http://bit.ly/2pe4IR1
→ 太陽能五四三：http://bit.ly/314Mi2h
→ 公視｜我們的島：太陽光電系列專題：http://bit.ly/2oAEdFw
/
→ 維基百科｜太陽能電池：http://bit.ly/2IMsSZY
→ 科技新報｜太陽能真的夠「綠」嗎？還是包裹著糖衣的毒藥：http://bit.ly/2Vy7YTu
→ TVBS｜真綠能？太陽能板製程　產生4千噸廢料：http://bit.ly/317MBcR
→ 環境資訊中心｜光電循環之路 桶裝廢液污染如何解：http://bit.ly/2q7CvvJ
→ 關鍵評論網｜太陽能光電的回收「技術」很環保，卻可能造成2項汙染：http://bit.ly/2B49vXX
→ Energy Trend｜廢太陽能板回收有解！台灣太陽能模組回收聯盟成立：http://bit.ly/2Mb1mqQ
→ 科技新報｜廢太陽能板惹人嫌？創新回收模式將再創商機：http://bit.ly/2q7DdsT
→ 央廣｜工研院研發太陽能板回收技術 獲環保署肯定：http://bit.ly/2oqEXgv
→ 科技新報｜退休太陽能板何處去？歐洲首座專門回收廠坐落法國：http://bit.ly/35wsHMa
→ 自由時報｜擁核公投控「太陽能板有毒」 太陽光電業者要提告：http://bit.ly/2B44RJt
→ 【能源報導月刊】太陽能板多久洗澡一次？：http://bit.ly/2oAFufM
→ 每日頭條｜太陽能發電原理圖，看完秒懂：http://bit.ly/2Mb2lHy
→ 太陽能五四三｜颱風對太陽光電系統的影響（1/2）-基礎與支架：http://bit.ly/35uPozY
→ 太陽能五四三｜颱風對太陽光電系統的影響（2/2）-模組強度問題：http://bit.ly/33lJMGD
→ 太陽能電池產業製程及污染防治簡介：http://bit.ly/35sHiYG
→ 陽光伏特家｜【誤會讓人受盡委屈- 太陽能真的夠「綠」嗎？】：http://bit.ly/319m92D
→ 公視｜太陽能產業廢棄物 可回收高純度""""矽""""：http://bit.ly/2IHlAXc
→ 中時｜樹立循環經濟體系新典範 成亞廢砂漿回收技術 獨步：http://bit.ly/2B7LCi5

【 延伸閱讀 】

→ 知識力｜太陽能的原理、種類與優缺點：http://bit.ly/32bnpmT
→ 達智綠能科技｜什麼是太陽能？：http://bit.ly/33tiNsv
→ 科技新報｜德國打造熱裂解太陽能回收設備，有望年處理 5 萬片太陽能板：http://bit.ly/2oAGhgK
→ GreenMatch｜The Opportunities of Solar Panel Recycling：http://bit.ly/2B3PyQS
→ 中央社｜疑颱風釀災 日最大規模水上太陽能板失火：http://bit.ly/2McypuZ
→ SEMI Taiwan｜半導體工業廢棄物處理創新技術與趨勢：http://bit.ly/31avfMp
→ 台積電｜廢棄物管理：http://bit.ly/2VACuMi
→ 科技報橘｜外媒讚「垃圾處理天才」，台灣廢棄物回收技術傲視全球好棒棒：http://bit.ly/2OIstLM


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