【快速認識核能製氫目前進度】
#核能也能搞製氫 #要搞彈性一起來
最近歐洲好多再生能源業者為了減少棄電率以及減少電網負擔(其實是要提升自己的商業效益)，開始結合電廠與製氫廠，但你知道核能也可以這樣搞嗎？

▋氫能源是二次能源是載體
化石燃料、核能以及再生能源屬於初級能源（primary energy source）。氫氣和電力屬於次級能源(secondary energy source)，次級能源指初級能源經轉化後以別種形式存在的能源，也就是，氫氣和電力不會憑空誕生，必須透過初級能源製造。此外，熱力學第二定律告訴我們，所有轉化過程皆會導致能量損失。也就是說，若將煤炭轉換成電能、電能所蘊含的能量會減少，因此，開電暖器取暖會比燒煤炭取暖更加耗能。

化石燃料、氫氣和電力同屬於能源載體(energy carrier)，描述一種能讓你透過轉換器將能量變成機械能或熱能的媒介。舉個例子，石油透過汽車的內燃機轉變為動能、讓你四處移動；電力透過電暖器的電熱絲產生輻射熱供暖。一世紀以來，能源載體朝著更輕、更方便攜帶且低碳/無碳排的趨勢前進，因此可以預期將來電力和氫氣會取代化石燃料，而各行各業的電氣化將會是必然的趨勢。

▋核能製氫
四十年前就有人想過利用核能產生的高熱或電力來製造氫氣了，第四代反應爐的高溫氣冷式反應爐(high-temperature gas-cooled reactor, HTGR)即為一例。該反應爐能提供將近一千度的高溫氦氣以提升熱化學反應和製氫製程（如天然氣-水蒸汽的重組反應, Reforming）的效率。設計上也能支援海水淡化和小型模組化。

四代爐國際論壇(Generation IV International Forum)的成員：加拿大、中國、法國、日本、俄羅斯、印度、歐盟、南非、美國都有設計專門用於產氫的核電廠或已在實驗室進行初步驗證。隨著市場需求提升，各國有加快(或重新)研發步驟的趨勢。但這趕不上市場對乾淨氫氣的需求，法國決定另闢路徑：用核電電解水

法國電力公司和英國政府於2018年時組成了Hydrogen to Heysham (H2H)聯盟驗證核能製氫的可能性。H2H聯盟於Heysham核電廠內安裝了1MW的鹼性電解裝置(alkaline electrolyser)和1MW的質子交換膜電解裝置(proton exchange membrane electrolyser)，並驗證了兩套主流電解技術的表現。將一部分核電撥給此兩套系統，日產氫氣量最高可達800公斤。

研究同時表示，規劃中的Sizewell C核電廠、以及建造中的Hinkley Point C核電廠都將能支援大規模、模組化電解系統。研究給出以下結論：從技術和安全層面來看，核能製氫實際可行，而且有潛力從預計的示範型計畫擴大規模。H2H聯盟認為，若串聯電解系統和核能，將能製造足夠的氫氣以滿足英國未來一大部分的需求。又，為了反映核電廠整體生命週期的碳排放，H2H聯盟替核能製氫加上了名目碳足跡。

美國能源局(U.S. Department of Energy)的核能製氫計畫將由Idaho National Laboratory主持。預計在2020和2021年，於Ohio、Arizona、Minnesota州的三處核電廠驗證核電電解水的相關技術；能源局期待此計畫能提升核能的長期競爭能力。

▋經濟表現
核能大量穩定的輸出是低碳能源中最大的優勢。H2H聯盟的研究報告指出，核能的穩定輸出能使電解裝置達到93%利用率。由於 #電解裝置的每日利用時間越長、#越能降低其製氫成本，故和間歇性的風力及太陽能相比，核能在成本上有競爭優勢。美國能源局也抱持相同看法。

替核電廠加裝電解裝置也是替核電添加了彈性調度的強力外掛，如此核電廠就能在電網需求不高時將多餘電力轉變為氫氣儲存起來；並在電力需求上升時，將氫氣透過燃料電池轉換為電力。這種彈性有助於穩定整體電網、彌補再生能源的間歇性和不穩定性。也幫助核能在偏向再生能源的電力市場中更有競爭性。

氫氣可現地儲存、或透過氫氣基礎設施儲存、運送、分配。對應的充氫站、氫氣運輸管線等基礎建設的鋪設將會帶動一波需求。足量的氫氣供應將會對交通運輸業(燃料電池)和供暖行業(取代天然氣)有極大的幫助。

H2H聯盟的研究已證明現行的核電廠技術和電解裝置技術就能達成核能產氫的目標，也有潛能擴大規模，在主要結構候選材料Inconel 617通過50萬小時的高溫實驗驗證後，高溫氣冷式反應爐有望能加速問世。

▋這是個結論
電解製氫核能來做的話很OK，至於為何歐美要積極切入這塊，主要還是因應多變電力市場以及多元經營為考量~ 未來賣氫氣可能比賣電更好賺。近期EDF已經遞出Sizewell C核電廠的興建申請，製氫計畫也包含在裏頭，若順利動土，將很快看到歐洲第一個核電製氫的商業規模案例，預估每天可達22萬噸的氫產量，價格也可以達到每公斤約2美元，此外，目前歐洲投資環境對核能發電並不友善，但對於製氫則是屬於永續投資分類的一環，核能業者也能藉此獲得資金。

至於台灣要搞氫經濟... 也得先生出穩固又無碳的電源咩~

▋參考資料
Hydrogen to Heysham feasibility report
https://reurl.cc/exnXZ7

【體能最好的跑者，不見得跑最快】

比較是人之常情，所以「關於誰的體能比較好」這個問題，一開始是最困擾我的，跑的快的人體能就比較好嗎？

但當我了解，跑步速度是體能、肌力、技術與心志的綜合結果後，關於「體能的高下從何判別?」這個問題我有了比較單純的量化定義……

我們先了解一下身體裡的「跑步引擎」在哪？不在心臟也不在肺部，是在於肌纖維裡的粒線體。因為驅動肌肉伸縮的 ATP 都是從粒線體裡產生，粒線體就像身體裡的微小汽缸，汽缸愈多，所能產 生的動能愈大。但在這個微小汽缸裡代謝的過程還需要氧氣、燃料和其他酵素，當肌肉間的微血管密度愈高(能送愈多氧氣進去)、酵素濃度愈高，輸出的效能就愈高。

但我們如何知道身體裡能量輸出的效能(每分鐘產出的ATP)有多少呢？方法很簡單，且不管所有的細節，因為能量消耗與氧氣消耗之間有著基本的對應關係：消耗 1公升的氧氣 = 產生 5 大卡的動能與熱量。因此，我們可以直接從身體在運動過程中總共消耗了多少氧氣(攝氧量)，就可以知道身體裡的引擎總共產出多少能量，再把氧氣量除以時間，「效能」就量化了。

當我們把油門催到底，馬力加到最大時，會得到一個氧氣最大消耗量，在運動生理學上的專業術語稱為「最大攝氧量(VO2max)」，它的單位是身體每分鐘每公斤體重所消耗的氧氣量，看誰量測出來的數值最高，誰的體能就最好。

因此，最大攝氧量就被用來評估耐力跑者的有氧能力的最佳指標。優秀長跑選手的最大攝氧量可超過 70 ml/kg/min，也就是這位跑者在最激烈的運動狀況下，每分鐘每公斤體重可以消耗 70 毫升的氧氣，而一般 甚少進行耐力訓練的人通常都在 40 ml/kg/min 以下。

目前最大攝氧量的世界紀錄,來自於挪威的奧斯卡．斯文森(Oskar Svendsen)，1994 年出生的他於 2012 年的最大攝氧量測試中，創下了驚人的 97.5 ml/kg/min。

最大攝氧量可以直接被拿來當作評斷體能高下的指標。但體能最好的跑者，不見得跑的最快。

假設有位跑者 A 的的最大攝氧量是：67.7 ml/kg/min,也就是說每分鐘他的身體可以消耗 4.4 公升的氧氣(67.7×65=4400 毫升 =4.4 公升)。因為我們知道消耗 1 公升的氧氣 = 產生 5 大卡的能量與熱量，這位跑者A，每分鐘最大可以產生 22 大卡的能量與熱量(4.4×5=22 大卡)。這 22大卡，並非全部都能夠拿來當作你跑步的動能，大部分都會變成無用的體熱。就像火力發電廠一樣，設備愈先進，把煤碳燃燒後轉換成電能的百分比就愈高。這就是所謂的引擎效能，也是運動科學中常說的經濟性(Economic)。

→代謝能量=動能+熱能，動能比例較高代表跑步的經濟性較好

Ⓞ沒有經過耐力訓練的人，有氧代謝的引擎效能大約 17-18%
Ⓞ曾接受訓練的一般跑者大約 20%
Ⓞ經長年訓練的菁英馬拉松選手可到 22-23%。

經過研究顯示有氧代謝的效能跟肌肉內的慢縮肌比例成正比，而訓練年數跟慢肌比例也成正比。以上述的例子而言，如果跑者的有氧代謝效能是20%，身體每分鐘所生成的 22 大卡中，只有 4.4 大卡(22×20%) 變成動能，其餘 17.6 大卡都變成熱能。

因此，就算最大攝氧量這個值已經不會再進步，練I強度還是會有效，效果就在提升跑步的經濟性→也就是我們希望身體裡引擎所代謝出來的能量，能有更高比例是「動能」而非「熱能」，2%(從20%到22%)就是一般和高手間的差距。