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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朋友們，請看清楚囉～～～

魔鬼藏在細節中。..... 在同一時段、同樣的天候下，在同一地理區域中，離岸風力發電的發電效率，就是會比陸域風力發電來的優異一大截。

台灣目前總共擁有840.2MW規模已經正式商轉併聯發電的風力發電機組（其中712.2MW為陸域風力機組，128MW為離岸風力機組），目前正在進行施工中的風力機組，光是離岸風電機組，今年的數量就超過805MW規模，預計今年夏季可以有兩座合併規模達557MW。

以今天05/16/2021 晚間10:50PM時段的台灣風力發電即時發電狀態為例。

當時全台灣的風力機組總共發出94.20MW的電力，當時所有風力機組的平均發電效率為11.21%。

但是當我們仔細檢視苗栗縣境內的風力發電機組的實際運轉狀態時，卻可以發現，目前台灣第一座正式商轉併聯發電的離岸風場，上緯海洋竹南離岸風場的僅僅22座離岸風力機組（4MW機組x2再加上6MW機組x20），就發出了41.2MW的電力，平均機組的發電效率達到32.19%，遠遠高於當時段的全台灣風力機組的平均發電效率11.2%。在該時段總共風力發電的94.20MW電力產出當中，就佔了43.7367%的發電量佔比。

那幾乎是22座離岸風力機組發電量等同於超過300座陸域風力機組總發電量的意思呢！

相較之下，同樣位於苗栗縣的沿海海岸線上，陸域風力機組的發電實績相形就遜色不少。我們由北到南一陸域風場所處區域來看看當時段的運轉績效：

崎威崎頂風場發出0.9MW電力，運轉效率13.04%
苗栗竹南風場發出1.0MW電力，運轉效率12.82%
苗栗大鵬風場發出6.5MW電力，運轉效率15.48%
龍威後龍風場發出5.9MW電力，運轉效率13.36%
東鋼龍港風場發出3.1MW電力，運轉效率26.96%
苗栗通苑風場發出3.2MW電力，運轉效率8.18%

再來看一次，同樣位於苗栗縣竟，距離海岸線2~4公里處近海海域的海洋竹南離岸風場在當時段的實績：

海洋竹南風場發出41.2MW電力，運轉效率32.19%

此外，這是 2021-05-17 0100AM 苗栗地區離岸風電 VS. 陸域風電的即時發電狀態。在這個當陸域風力機組普遍使不太上力的時段，離岸風力機組的發電效能優勢，就更加的明顯了。提供大家做進一步的參考。

在2021-05-17 0100AM時段，位於苗栗縣境內的風力各場域發電機組的實際運轉狀態：

當時全台灣的風力機組總共發出133.40MW的電力，當時所有風力機組的平均發電效率為15.88%。

但是當我們仔細檢視苗栗縣境內的風力發電機組的實際運轉狀態時，卻可以發現，目前台灣第一座正式商轉併聯發電的離岸風場，上緯海洋竹南離岸風場的僅僅22座離岸風力機組，就發出了73.7MW的電力，平均機組的發電效率達到57.58%，遠遠高於當時段的全台灣風力機組的平均發電效率15.88%。在該時段總共風力發電的133.40MW電力產出當中，就佔了55.2473%的發電量佔比。

那基本上就是22座離岸風力機組發電量等同於超過台灣目前現有的300多座陸域風力機組總發電量的意思呢！

相較之下，同樣位於苗栗縣的沿海海岸線上，陸域風力機組的發電實績相形就遜色不少。我們由北到南一陸域風場所處區域來看看當時段的運轉績效：

崎威崎頂風場發出0.4MW電力，運轉效率5.8%%
苗栗竹南風場發出0.6MW電力，運轉效率7.69%
苗栗大鵬風場發出6.2MW電力，運轉效率14.76%
龍威後龍風場發出6.8MW電力，運轉效率15.42%
東鋼龍港風場發出1.8MW電力，運轉效率15.65%
苗栗通苑風場發出2.7MW電力，運轉效率6.91%

再來看一次，同樣位於苗栗縣竟，距離海岸線2~4公里處近海海域的海洋竹南離岸風場在當時段的實績：

海洋竹南風場發出73.7MW電力，運轉效率57.58%

其實，當風況良好的季節中，例如每年10月份至隔年的三、四月份，無論離岸風機或是陸域風機，都可以發好發滿，是風力發電的旺季。

但是在每年五至九月份的這段風況微弱或者是普通的傳統風力發電的淡季中，在一般風速達到每秒三公尺的最低啟動風速之後，離岸風力機組的發電效率，就明顯的優於處於同一區域中的陸域風力機組。

此外，離海岸線越遠，風況通常越佳。風力機組裝置容量越大，發電效率越佳。

以目前海洋竹南離岸風場所採用的離岸機組的款式，分別是4MW x2 再加上 6MW x20。

今年正在興建中的離岸風場，除了109.2MW規模的台電離岸一期風場，採用5.2MW級距的風力機組，發電功率應該略等同於海洋竹南的6MW級距機組。其餘的離岸風場所採用的風力機組，基本上都升級到8MW級距的離岸風機了。

根據西門子原廠的計算，安裝在同樣的風場中，其8MW等級離岸風力機組的年發電量，會比前一代6MW級距的離岸風力機組的年發電量，高出20%!

2022年開始的台灣離岸風場，將會出現10MW級距的離岸風力機組。按照西門子原廠的測試數據顯示，10ＭＷ級距的機組的年發電量，又會比8MW級距機組高出達40%之多！

2024年開始的台灣離岸風場，將會跨入到14MW級距的離岸風力機組的天下，西門子原廠的數據指出，14ＭＷ級距機組的年發電量，又將會比其前身11MW級距機組的年發電量高出25%之多！

就是因為這樣微妙的運轉效率差異性，在今年開始，當離岸風力機組逐年大量的加入並網商轉發電之後，台灣風力發電將呈現截然不同的的樣貌。往後的日子中，每年離岸風電都平均以1GW~1.5GW規模的速度，持續的成長，引此，連帶的，台灣的風力發電的發電量以及發電量佔比勢必呈現巨幅的成長。

PS. 目前最新的資料顯示，台灣每發出一度電力，平均的二氧化碳排放量為0.509公斤。因此，只要增加一度再生能源發電（水力、風力、太陽能光電、地熱發電、海洋能發電等等不同型態的再生能源都是）我們就可以幫台灣，以及我們的地球減少0.509公斤的二氧化碳排放量，期間也完全不會產生任何溫室效應氣體的排放，也不會有任何有害廢氣的產生。

此外，高度仰賴國際貿易為經濟主軸的台灣產業界，目前紛紛在各大供應鏈體系的督促下，宣示要逐步達成整格生產營運所需用電，都要轉換成100%以再生能源綠電來供應。而這裡所講的再生能源綠電的定義非常明確的就是風力發電、太陽能光電、地熱發電、海洋能發電等狹義的再生能源發電，有些嚴苛的標準中，甚至連再生能源項目中的水力發電，都不被認可符合「綠電（Green Power）」的標準。（【台積電與華碩敲響警鐘】百家台廠無綠電可用，政府在等什麼？：https://tw.appledaily.com/....../E6GYNFIYAZFCHDVDA5WSIEEK4E）

另一方面，核電會產生輻射污染以及各種放射性輻射廢棄物，在處理上極度困難，動輒需要採用地底深層掩埋的方式，與外部環境隔離貯放上數萬年的時間，一般來說，人類無法保障任何人造物件的安全貯放能撐得過萬年之久，坦白說，人類自有文字歷史紀錄以來的時間，也還沒有超過一萬年，目前可考的，大約都在5千年上下。此外，更重要的是，台灣本身的地質條件很特殊，台灣島本身正位於歐亞大陸板塊以及菲律賓海板塊的碰撞擠壓隱沒帶正上方，另外也同時處於環太平洋火山地震帶之上，終年大小地震不斷，根本不適合發展核電。世界上唯一有類似台灣這樣處於地震不斷的地質條件上興建核電廠的國家，就是日本，而人家在2011年已經發生過311福島核災，至今十年過去了，核災善後情況如何，已經豁了多少核災善後費用，大家心知肚明，就不用提了。

就不用提，核電廠還有高溫廢水排放造成水體以及環境熱汙染的生態負面影響。萬一出事，就像日本福島核災的現況那樣，放射性輻射廢水的處理也是非常棘手難你妥善解決的難題。

我們現在生活的環境，已經不是工業革命之前的17、18世紀農業時代的環境了，在經過一百多年來的過度開發，我們在21世紀所面臨到的全球暖化、氣候變遷問題，讓我們必須實事求是地用新的視野、新的方式來找出最即時也最適用的解決方案，以便讓我們在整個地球生態環境還來得及被拯救回來的關鍵緊要生死關頭。

目前台灣正在積極地推動各種型態的再生能源發電，但同時，整府也制定了一整套審核機制，與民間的環境保護組織、在地社區、公民團體一起監督、管制再生能源開發不致於影響到重要農地、漁場的完整性。目前光電准許開發的場域，都集中在不利耕種、地層下陷的地帶，或者是農牧設施屋頂，養殖漁業用地的多功能運用等等範疇。至於離岸風電的後續開發，經濟部也剛剛公佈的離岸風電第三階段區塊開發的草案，已經展開與漁業族群、環保團體、在地社區、開發商、本土產業供應鏈、相關產業界、學界與政府跨部會單位等等相關領域的滾動式對話、協商與落實執行。

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什麼是淨零、碳中和、氣候中和？一次搞懂Net Zero、Carbon Negative、Climate Neutral..... （04/20/2021 天下雜誌）

氣候議題是全球列強的最大公約數，淨零Nert Zero已經成為全人類共同責任，我們該怎麼做？

Net Zero、Carbon Negative、Carbon Neutral、Climate Neutral、Carbon Footprint，這些關鍵字，已成為2021年各國政府、各大國際企業與環境組織、民眾最關心的議題。淨零、碳中和、氣候中和，不僅是企業、政府營運必須注意的風險，更是永續發展的契機。《CSR@天下》帶你一次搞懂跟淨零有關的大小事。

文：黃昭勇

一、為什麼會有淨零、碳中和、氣候中和？

2020年1月，微軟（Microsoft）宣布堪比人類下一個「登月計劃（moonshot）」的挑戰：在2030年實現碳負排放，屆時，微軟從環境中消除的碳排將超過所排放的碳。微軟更承諾2050年將從環境中消除該公司自1975年成立以來產生的所有碳排放，包括直接排放或因用電產生的碳排放。

2020年7月，蘋果電腦（Apple）公司宣布整個商業活動、製造供應鏈與產品生命中期要在2030年達到碳中和，也展現出比IPCC（聯合國於1988年成立負責研究和評估變遷的組織）設定在2050年更積極的目標，最終要達到零氣候衝擊。

同一時間，微軟串連NIKE、星巴克、聯合利華、賓士汽車、達能等各產業龍頭，成立「Transform To Net Zero」聯盟，致力於推動各個產業往淨零排放轉型。

可以看出，不管是淨零（Net Zero）、負碳排（Carbon Negative）、碳中和（Carbon Neutral）還是氣候中和（Climate Neutral），都是一種氣候行動的目標，都是要減緩、調適甚至逆轉氣候危機下的人類文明生存挑戰。

根據科學家的研究，現在的氣候危機很大原因是人類工業革命產生大量溫室氣體，造成了地球暖化升溫，如果不阻止地球升溫超過工業革命前1.5度C到2度C之內，地球很可能在2100年就不宜人類居住。而要阻止地球持續升溫，一大關鍵就是在2050年以前，全球碳排放要降回2005年的水準。

因此，淨零、負碳排、碳中和、氣候中和等等，都是用來設定氣候行動的目標。

二、什麼是淨零、負碳排、碳中和、氣候中和？

淨零、負碳排等等都是針對氣候危機的行動目標，對大多數企業／組織來說，這些名詞的意義可能很接近，進一步分析這些名詞的不同定義，就可以看出對企業／組織的不同要求與使命。

根據IPCC的定義：

碳中和 carbon neutral ，是一家企業或一個組織的二氧化碳排放量，經過清除二氧化碳達到平衡（衡量期間通常是一年）時，就代表達成碳中和，或是淨零排放二氧化碳（CO2）。

如果一個企業或組織清除的二氧化碳遠超過所排放的二氧化碳，就會達到負碳排carbon negative的效果。

淨零 Net Zero，是因為造成氣球暖化的溫室氣體不是只有二氧化碳，還有甲烷等等，要逆轉氣候危機光是減碳還不夠，必須是要減少所有的溫室氣體排放，淨零指的就是溫室氣體排放接近零值。

IPCC指出，如果沒有自然的溫室效應，地球表面的平均溫度會降到冰點以下，人類也無法生活。但燃燒化石燃料和濫砍濫伐等人類的活動，劇烈擴大了自然溫室效應，又會引起全球暖化。

科學家分析，地球的大氣99%以上由氮氣（N2）和氧氣（O2）組成，含量最高的氣體是氮氣（乾燥大氣中的含量為78%）和氧氣（21%），這兩種氣體幾乎不產生溫室效應。

溫室效應主要來自於水氣，其次是二氧化碳（CO2），還有大氣中存在少量的甲烷（CH4）、臭氧（O3）、氧化亞氮（N2O）、氟氯碳化物（CFCs）、氟氯烴（HCFCs）、氫氟碳化物（HFCs）等也會導致溫室效應。

IPCC認為，在過去的一個世紀，汽車、飛機、發電廠、工廠中燃燒大量的煤和石油，排放大量的CO2，增強了溫室效應；此外，排放到空氣中的溫室氣體生命期長達數10年以上且穩定，自從人類工業革命以來二氧化碳的濃度急速增加，是最大的威脅。

至於氣候中和climate neutral，就是在努力讓各種溫室氣體朝向淨零排放之外，也考慮區域或局部的地球物理效應，例如來自飛機凝結痕蹟的輻射強迫效應，企業或組織努力往零環境衝擊發展，就有機會達到氣候中和。

三、溫室氣體是怎麼產生的？

溫室氣體至少有下列七種：

二氧化碳（CO2），主要是燃燒化石燃料時產生；
甲烷（CH4），主要由反芻動物（如綿羊和母牛）以及垃圾填埋場產生排放；
一氧化二氮（N2O），主要因為農作物的肥料使用和牲畜肥料使用過程排放；
氫氟碳化合物（HFC），主要來自冷氣、製冷設備排放；
全氟化碳（PFC），主要是鋁產業排放；
六氟化硫（SF6），主要由開關設備排放；
三氟化氮（NF3），主要在電腦製造過程中排放。

二氧化碳是對環境威脅最大的溫室氣體，不但因為排放大，並且它在大氣中會存在數百年以上；另一類生命期限長的溫室氣體是一氧化二氮，壽命也超過100年。

也因此，大多數企業／組織都把二氧化碳作為優先要減除的溫室氣體。

四、企業／組織要如何達到這些氣候行動目標？

要達到這些氣候行動目標，首先要知道自己所屬的企業／組織每年排放多少溫室氣體？有哪些營運或製造過程會產生大量的溫室氣體，因此要針對自己的企業進行碳足跡carbon footprint盤查，包括營運過程、生產製造。

在實務上，碳足跡盤查分為：

範疇一，是企業／組織直接的溫室氣體排放，例如製造過程使用甲烷等氣體；
範疇二，是能源的間接排放源，主要是用電、熱或蒸汽造成間接排放溫室氣體；
範疇三，則是組織活動產生的溫室氣體排放，像是員工的移動過程產生的溫室氣體。

盤查之後，就要針對各種溫室氣體產生的狀態去分析，可以減少的就減少，不能減少的就替換。例如在範疇二的用電部分，節電就可以減少溫室氣體，但人類文明不可能不用電，因此就可以透過改變能源結構，像是大量採用再生能源替代燃煤或燃氣發電，就可以減少二氧化碳排放。

五、為何多數國家、企業都是設定2030或2050年為行動期限？

聯合國在2015年制定了17項永續發展目標SDGs，當時的設想是多數目標要在2030年達成。例如，針對SDGs 1的消除貧窮，就要求在2030年前消除每天生活費不到1.25美元（約新台幣35元）的極度貧窮；或是在2030年確保每個人都可以有負擔得起的潔淨能源可以使用、落實森林生態保護等等。

2015年的聯合國氣候峰會（COP 25）完成了《巴黎氣候協定》，有上百個國家同意在2050年以前達到碳中和的目標。巴黎氣候協定最重要的是同意的國家紛紛推動國內立法，將淨零目標立法，確保人類的共同目標可以達成。

美國在川普前總統時一度宣布要退出巴黎氣候協定，讓全球的減碳進程受到衝擊。但在拜登就任後，已經重新回到協定內。在拜登就任前，日本、韓國、中國大陸也都提出了淨零時程，歐盟更是藉由綠色新政加速減碳工作。

因此，速度快的企業選擇在2030年達到淨零或是碳中和，最慢2050年達到這些行動目標，將會是所有企業與組織未來必須要完成的目標。

完整內容請見：
https://csr.cw.com.tw/article/41933

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