【全球醫師呼籲：請重視氣候變遷與人類健康的密切關係】
去年（2020）台灣面臨56年來首度沒有颱風登陸的一年，今年（2021）台中、苗栗地區也面因為缺水，各地面臨停水，氣候變遷、極端氣候的問題，又再度引起討論[1]。
　　
氣候變遷會對人體健康造成許多方面的影響，比如高溫引起的熱壓力[2]與高溫事件，可能使心臟、血液循環系統和呼吸道相關疾病惡化，提升這些疾病的致死率。另一方面，高溫有利接近地面的臭氧形成，而這些臭氧對人體健康有不良影響，例如可能導致肺功能下降。
　　
水災或暴風雨等極端氣候現象更頻繁出現時，也會對人體健康帶來更多隱憂，比如人可能因此受傷，嚴重時甚至導致死亡等。此外，原本已經受到汙染的水域，可能因為強降雨和水災而提升傳染病爆發的風險。
　　
在德國，氣候變遷帶來的另一個影響就是花粉季時間延長，使氣喘或過敏性鼻炎等呼吸道疾病的症狀更加惡化。而且這樣的氣候條件更有利引起過敏植物的生長與繁衍，如豬草（Ambrosia）就是一個很好的例子[3]。
　　
■氣候變遷，顯然不只是極地的人需要面對
談氣候變遷最大的困難，就是很難讓人感同身受，居住在台灣的民眾，或許很難感覺到海平面上升，極端氣候也只有缺水、下冰雹的時候才會重新被提起。
　　
詩人顏嘉琪創作的詩作〈極地〉，字字句句都提醒了我們，氣候變遷的影響，不只是變熱，跟著詩句將畫面拉到遙遠的極區，以一般人多多少少都在新聞照片看過的冰層融化、極地生物困境，作為整首詩的主題；詩名雖然叫極地，但詩中描述的事件，卻是所有人都需要面對的困境。
　　
■〈極地〉
一切早有了變化
冰在水裡延遲著
季節的鋒芒
有些更敏感的沼澤
被鹿群溫暖的腳趾
穿成雪靴
　　
溪流嚮往的
不再是湖泊
湖床抬起許多
未曾捕獲的魚骨
滿天鹽層像灼熱的星
裂開了
冰的背脊
　　
凍土層還給水
遷徙的自由
記憶沿著鹿角
岔出新的死亡
醒來是島
屍體在夢裡著火
　　
土壤裡孕育的病菌
解散了十萬頭馴鹿
和守候雪崩的西伯利亞牧人
狗兒趴上牠最愛的雪橇
他們埋的很淺
世界是一頂帳棚
掛在門邊[1]
　　
■什麼是氣候變遷？
牛津辭典2019年選出的年度關鍵字，由「氣候緊急」（Climate Emergency）拔得頭籌，成為使用度最高的字辭，不僅顯示大眾對氣候變遷的意識提升，更代表氣候危機正在全球發生。究竟氣候變遷是什麼？它是怎麼造成的？對你我生活又帶來哪些影響？
　　
「氣候變遷」（Climate Change）是都市傳說嗎？也許大部分的人都聽過，卻不見得知道它正在發生。這個在聯合國會議的決策中時常被提起的關鍵字，我們真的知道它是什麼意思嗎？[4]
　　
▶氣候變遷是指氣候平均狀態的顯著改變或持續較長一段時間（典型的為10年或更長）的氣候改變。氣候變遷的原因可能是地球的自然過程、外部力量，或者人為對大氣組成和土地利用的持續性改變。
　　
■「聯合國氣候變化綱要公約（UNFCCC）」中「氣候變遷」的定義
「氣候變遷」指「在一段可比較的時距內，所觀測的自然氣候變化以外的氣候特徵，且直接或間接歸因於人類活動所導致的大氣成分改變，而引起之氣候變化」。
　　
▶在此所指氣候變遷專指受人類活動影響的部分，與受自然因素影響的氣候變遷作出了明確的區分[5]。
　　
許多人對於氣候變遷的認識，是從2006年上映的紀錄片「不願面對的真相」（An Inconvenient Truth），得知全球暖化（Global Warming）現象，指的是大氣和海洋中的溫室氣體過量（包括二氧化碳、甲烷、水蒸氣、氧化亞氮），使地球猶如被籠罩在厚厚的溫室中，太陽照射的熱量難以散去，導致溫度升高，引發各種極端天氣如乾旱、暴雨、熱浪等[4]。
　　
■氣候變遷與全球暖化
NASA定義，全球暖化是過去一個世紀地表平均氣溫異常迅速增加的現象；而聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)於 2018年出版的1.5℃特別報告中解釋，由大氣觀測資料可知，全球暖化指全球地表平均氣溫在30年期間快速增加。
　　
總體而言，全球暖化是地球氣候系統的長期發熱，通常被測量為地球表面氣溫的平均增加。根據IPCC於2013年發布的第5次評估報告（Fifth Assessment Report,AR5）指出，自1880到2012年，全球平均氣溫上升0.85℃，且正以數十年到數千年前所未有的速度發展，此全球暖化的現象極有可能（超過95％的可能性）是自工業革命以來，人類活動（主要是化石燃料燃燒）增加地球大氣中的溫室氣體導致的。而根據「臺灣氣候變遷科學報告2017」指出臺灣全年氣溫在1900-2012年上升約1.3℃，且近50年、近10年增溫有加速的趨勢。
　　
■人為排放的溫室氣體，可能為氣候變遷的主要原因之一
發生氣候變遷的因素有很多，IPCC指出自工業革命起，人為溫室氣體的排放不斷上升，當前已達到最高水平，主要是因經濟和人口增長所造成。
　　
值得注意的是，1750年至2011年間約一半的人為CO2排放是在最後40年間產生，造成大氣二氧化碳（CO2）、甲烷（CH₄）和氧化亞氮（N₂O）的濃度增加到過去80萬年以來最高點。CO2排放約40%留存在大氣中；剩餘的CO2從大氣中移除，儲存在陸地（植物和土壤）和海洋中。海洋大約吸收約30%的人為排放CO2，和水反應產生碳酸導致海洋酸化。整個氣候系統受到各種人為排放溫室氣體的影響，都可能為氣候變遷的主要原因之一[5]。
　　
■全球醫師呼籲：請重視氣候變遷與人類健康的密切關係
地球暖化與極端天氣事件(extreme weather events)例如：風暴、洪水、乾旱、熱浪)逐年增加增強，已嚴重侵害人類生存，乾淨的空氣與水、充足的食物、安穩住所與免於疾病危害等健康生存的條件，都面臨威脅。
　　
因此，世界衛生組織在2008年將「氣候變遷」 (climate change)訂為該年度世界健康日的主題，希望世界各國能重視氣候變遷對人類健康的影響，並且採取適當的因應措施。
　　
根據聯合國跨國氣候變遷小組IPCC 2007年的評估報告，全球平均溫度升高將導致：
(1)部分地區水資源減少及乾旱增加
(2)物種滅絕或遷移
(3)部分地區農作物會減產，而魚類的分佈與產量也會改變
(4)海平面上升等等現象，造成人類飲水、食物取得困難，生態失衡
(5)氣候變化對於工業、居住環境與社會將造成負面影響
(6)更將損及幾百萬人的身體健康
　　
以下針對上述評估報告中提到的人體健康影響議題，進一步彙整出可能造成的重大危機：
(1)糧食不足
(2)越來越頻繁的極端天氣事件將導致更多人因為熱浪、洪水、風暴、火災和乾旱而生病、受傷或死亡
(3)水資源不足以及暴雨會導致衛生環境不佳
(4)熱浪將導致心血管或呼吸系統疾病死亡率的增加、氣喘等呼吸系統與心血管疾病的發生率增加
(5)氣溫與降雨型態的改變會導致媒介動物之地理分佈的改變，造成瘧疾、登革熱、血吸蟲病(Schistosomiasis)、萊姆病(Lyme disease)、蜱媒腦炎(tick-borne encephalitis)等傳染病之散播。
▶提到這，相信你我都已深刻感受到氣候變遷確實與傳染病傳播有著密切的關係。
　　
■氣候變遷與傳染病
研究學者在2008年回顧「氣候變遷與傳染病」對北美洲可能的影響時，曾提到4類傳染病：
1. 「人畜共同傳染病與蟲媒傳染病(Zoonotic and vector-borne diseases)」
病原會因為氣溫升高，而縮短在媒介昆蟲體內的發育時間，增加能夠感染人體的期間；而氣候改變會改變媒介昆蟲與動物宿主的地理分佈與族群數目。
▶例如：萊姆病、登革熱、瘧疾、狂犬病、西尼羅病毒出血熱(West Nile Fever)、屈公病(Chikungunya)、兔熱病(Tularemia)等。
　　
2. 「水媒與食媒疾病(Water- and food-borne diseases)」
某些病原菌在溫度較高時其存活與繁殖較好，而暴雨及洪水將增加病原進入水源的機會。
▶例如：腸道出血性大腸桿菌感染症(verotoxigenic Escherichia coli)、彎曲桿菌(Campylobacter)、沙門氏菌(Salmonella)、志賀氏菌(Shigella)、弧菌(Vibrio)、退伍軍人菌(Legionella)、肉毒桿菌(Clostridium botulinum)、腸梨型蟲(Giardia)、隱胞子蟲(Cryptosporidium)。
　　
3. 「傳染性呼吸系統疾病(Communicable respiratory diseases) 」
冬季氣溫上升可能會減少呼吸道疾病的發生率，但是氣候改變造成空氣污染物的濃度升高會對呼吸道黏膜造成傷害，進而增加感染傳染病的機會。
▶例如：流行性感冒、呼吸道融合病毒(respiratory syncytial virus)、肺炎鏈球菌(Streptococcus pneumoniae)。
　　
4. 「侵襲性黴菌疾病(Invasive fungal diseases) 」
生態和氣象變化會改變當地的土壤生態、水文與氣候，造成侵襲性黴菌持續存在於環境中，並且釋放出孢子。
▶例如：皮炎芽生菌(Blastomyces dermatitidis)、隱球菌(Cryptococcus gattii)、粗球黴菌(Coccidioides immitis) [6]。
　　
■氣候變遷與人類身體健康
聯合國氣候變遷委員會（IPCC）向各國政府提出警告，若不減少排放量，氣候暖化可能透過4種方式影響人類身體健康。
▶「蚊蟲傳播」
氣溫升高提供蚊蟲繁衍的溫床，例如攜帶登革熱的蚊蟲更為普遍，且蚊蟲分布的活動空間比過去還廣[7]。
　　
▶極端氣候將導致「細菌透過水源傳播」
據喬治梅森大學的氣候中心主任莫娜所說，氣候異常易產生短期降雨量暴增，進而引發洪水氾濫，雨水與污水混合，將導致食源性疾病傳播到食物生長地方。
　　
▶「2型糖尿病患者增加」與氣候升溫有關
根據《BMJ護理雜誌》報導[8]，2型糖尿病患者增加與氣候升溫有關，但仍需要精確的實驗證明，專家目前推測與棕色脂肪組織有關。棕色脂肪組織在較冷天氣時會燃燒脂肪並產生熱量，反之，氣溫升高會降低這些組織的活性，可能刺激胰島素分泌異常與糖尿病。
　　
▶「呼吸疾病」
最後一點是最直觀的呼吸問題，溫室氣體與化石燃料污染物會在大氣中，產生固體顆粒與液體的混合物，可能侵入肺部與血液中。據《柳葉刀》報導[9]，這些粒狀混合物恐降低肺功能及增加心血管疾病（如中風）的風險，該報導統計，全球每年有800萬人死於空污[10]。
　　
全球氣候變遷與人類健康兩者間的關係是多樣、複雜且重要的，極端的天氣更會影響人的健康、安全及存活。許多呼吸道疾病、心血管疾病、腎臟疾病、消化道疾病、神經疾病、精神疾病、傳染性疾病、熱相關疾病、意外災害及癌症等都與天氣變化息息相關。
　　
因此在天氣變化時應提高警覺，隨時掌握天氣動態，留意身體的情況，當氣溫特別熱或特別冷時應小心有無呼吸道疾病、心血管疾病、神經疾病或熱疾病的相關症狀，及早發現不適症狀並及時就醫治療。
　　
而預防勝於治療，臨床醫療人員應了解氣候變遷對於人的影響，具備天氣變化可能造成相關疾病的知識，知道不論氣溫過高或過低時都會增加死亡率，寒冷效應持續時間比熱效應長，並能夠提供病患諮詢和當天氣變化時先提醒病患，尤其是老人及本身罹患慢性病的人更應叮嚀其注意身體情況有無變化，將有助於減少併發症及死亡率。
　　
藉由努力了解氣候變化對於健康的影響，建立預警系統隨時掌握當地最新的氣象動態，以及提升醫療體系對於緊急情況的快速反應，可以減少或避免人體健康遭受天氣所帶來的威脅[11]。
　　
　　
【Reference】
1.來源
➤➤資料
∎[1] (The News Lens 關鍵評論網)【接地氣的現代詩】顏嘉琪〈極地〉：詩中描述的氣候變遷，顯然不只是極地的人需要面對：https://bit.ly/32PPYbv )
　
∎[2] 指逾量生理代謝熱能、作業環境因素（包括空氣溫度、濕度、風速和輻射熱）及衣著情形等作用，對人體造成的熱負荷影響
　
∎[3] (中時新聞網)「氣候變遷與健康」：https://www.chinatimes.com/realtimenews/20210423000005-260405?chdtv
　
∎[4] Greenpeace 綠色和平 (台灣網站) 「什麼是氣候變遷？全球暖化的原因？有哪些影響？懶人包一次告訴你」：https://bit.ly/3xmfa7D
　
∎[5] (行政院環境保護署)「氣候變遷衝擊-天氣與氣候」：https://ccis.epa.gov.tw/know/detail2
　
∎[6] 飛資得醫學資訊 (FlySheet Med-Informatics) 「全球醫師呼籲:請重視氣候變遷與人類健康的密切關係」：http://vip.flysheet.com.tw:8080/mednews/003/item/115-003-hot.html
　
∎[7] (Medical Society Consortium on Climate & Health) MEDICAL ALERT! Climate Change Is Harming Our Health ：https://medsocietiesforclimatehealth.org/wp-content/uploads/2017/03/gmu_medical_alert_updated_082417.pdf
　
∎[8] Blauw LL, Aziz NA, Tannemaat MR, et al. Diabetes incidence and glucose intolerance prevalence increase with higher outdoor temperature. BMJ Open Diabetes Research and Care 2017;5:e000317. doi: 10.1136/bmjdrc-2016-000317
https://drc.bmj.com/content/5/1/e000317

∎[9]Cohen AJ, Brauer M, Burnett R, et al. Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study 2015. Lancet. 2017 May 13;389(10082):1907-1918. doi: 10.1016/S0140-6736(17)30505-6. Epub 2017 Apr 10. Erratum in: Lancet. 2017 Jun 17;389(10087):e15. Erratum in: Lancet. 2018 Apr 21;391(10130):1576. PMID: 28408086; PMCID: PMC5439030.
https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(17)30505-6/fulltext#articleInformation

∎[10] (台灣醒報)「氣候變遷危害健康 IPCC：提防4種疾病」：https://anntw.com/articles/20181015-zjUN

∎[11] (台灣內科醫學會)內科學誌-氣候變遷與人類健康：http://www.tsim.org.tw/journal/jour23-5/05.PDF
　
➤➤照片
∎[3]
　　
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這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）

"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"

作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人

近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？

電池的構造與原理

所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。

電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。

兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。

不同的鋰電池主要是陰極材料不同

不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。

固態鋰電池未來發展值得關注

由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。

電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。

電動車的普及有賴電力基礎建設

電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。

如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。

電動車不會排放廢氣　更環保而且節省能源？

由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。

根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。

電動車只能改善空氣污染　無法解決能源問題

充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。

汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。

氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重

傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。

燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。

儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油

燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？

首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。

為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？

很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？

不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？

能源問題人人有責　不能把責任推給政府

經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。

責任編輯/周岐原

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole

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【專文簡介製氫背後的種種】
#認識氫氣碳足跡 #德國氫能大躍進
前文( https://reurl.cc/8GVdqo )提到，氫氣和電力得從初級能源轉化、不會憑空誕生。那氫氣又是如何製造呢？

▋主流製氫法
全世界超過95%產量的氫氣源自天然氣和天然氣處理廠，亦即利用水蒸汽-甲烷重組反應(steam methane reforming process, SMR )和水氣轉化反應(Water-gas shift reaction, WGSR)量產氫氣。處理廠包括以下四個主要系統:除硫、重組、高溫轉化、變壓吸附，個別功能簡介如下：

1⃣除硫: 透過觸媒去除天然氣中的硫化物。進入重組系統前，一部份天然氣會和來自變壓吸附系統的不純物一起燃燒以產生反應所需的熱能。
2⃣重組: 除硫後的天然氣和高溫蒸氣混合、透過鎳基觸媒(和水蒸汽-甲烷重組反應)生成氫氣。反應完的熱氣在離開重組器後會稍作冷卻，與此同時會產生蒸氣。
3⃣高溫轉化: 添加額外的高溫蒸氣，和熱氣進行水氣轉化反應，將一氧化碳轉化成二氧化碳以達到完全反應。
4⃣變壓吸附:　透過加壓方式純化氫氣，不純物會被吸附留在系統內。當不純物濃度飽和時，系統壓力會降低以移除不純物，後者回送到除硫系統成為燃料以提供熱能。

環環相扣的系統設計是為了最大化天然氣利用率和熱循環效率。理論上，系統能整合碳捕捉技術，相關方法仍處於學術研究階段。

▋氫氣的碳足跡
水蒸汽-甲烷重組反應和水氣轉化反應的反應式如下：

水蒸汽-甲烷重組反應：CH4 + H2O ⇌ CO + 3 H2
水氣轉化反應：CO + H2O ⇌ CO2 + H2
兩式相加可得：CH4 + 2 H2O ⇌ CO2 + 4H2

換言之，每製造四單位的氫氣會伴隨著一單位的二氧化碳，這就是氫氣的 #原生碳足跡。若以純甲烷製造的100萬標準立方英尺(standard cubic feet (SCF))氫氣當作一單位，則原生副產物是0.25單位的二氧化碳，合12.98公噸。

而Praxair公司對各 #系統碳足跡 計算得出的理論最小值如下：
重組器和重組反應所需能量：3.7公噸
製造高溫蒸氣所需能量：2.5公噸
變壓吸附時的分離、純化和壓縮製程：0.1公噸

四者合計19.3公噸，但基於熱損耗和效率問題，實際數字約略是21.9公噸，此為總碳足跡。換算後可得以下結論： #製造一公斤氫氣同時會製造9公斤二氧化碳。

然而，這尚未計算壓縮、運輸、燃料電池製造的碳足跡；亦即送到製造商或終端使用者手上時，總碳足跡還會增加。源自化石燃料、製程又依賴化石燃料產生的電和熱，這就是天然氣製氫的原罪，也是氫氣的骯髒小祕密。

▋碳足跡表示法

為了能在同一基準上比較，網路上有各種當量表示法，以下列出兩個。

1⃣每度電的二氧化碳當量

另一方面，標準狀態下的氫氧反應：H2 + 1/2 O2 ⇌ H2O ΔH0＝-286kJ/mol

換算下來一公斤氫氣能產生143百萬焦耳，合39.7 kWh。
但這只是理論值，考量能源損失和科技極限，目前所能利用的數字約略是33.33 kWh，換言之，1公斤氫氣 = 9.28公斤二氧化碳 = 33.33 kWh. 可推得 1 kWh = 278克二氧化碳 (單位: gram CO2eg/kWh)

這也是理論值換算。若透過燃料電池轉換為電力，還得加上製造燃料電池的碳足跡。過去研究也曾預估氫氣生電的碳足跡會介於燃氣和燃煤之間。

2⃣每百萬焦耳的二氧化碳當量

若依百萬焦耳的二氧化碳當量(gram CO2eq/MJ)來看，33.33 kWh = 119.988 MJ. 可推得 1MJ = 77.34 克二氧化碳

依據當量高低，我們可以替氫氣上色：

FCH JU機構認為：

🔲若小於91克，但高於36.4克，那麼有無再生能源參與製造都將被歸類為灰色氫氣。天然氣製氫歸類於此。
🟦若小於36.4克，非再生能源參與製造的部分為藍色氫氣
🟩而再生能源參與製造的部分為綠色氫氣。若製氫能量100%來自於再生能源且二氧化碳當量小於36.4克，就能算是100%純綠氫。

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▋德國的大躍進

德國聯邦政府在上週(6/10)敲定其國家氫能戰略，目標是在2030年時有5GW綠色氫氣(以下簡稱綠氫)產能(折合14TWh的氫氣產量)*、2040年達10GW。政府預計在一項1300億歐元的經濟刺激方案當中撥款70億歐元於新產業和相關研究。這是德國首次針對氫氣產量訂下具體目標，以期此次大躍進(quantum leap)讓德國在氫能科技領域成為世界領導者。舉國從政府當局到公民團體都樂觀其成。德國也預告輪值歐盟理事會主席後的首要任務之一是創造橫跨歐洲的氫氣基礎設施。(聽起來真的很大躍進)

要達到5GW綠氫產能約需20TWh的再生能源電力。氫能戰略伴隨一系列措施以替再生能源提供更良好的環境、並提供更誘人的條件以吸引離岸風電建設，預計離岸風電農場的電力能應付綠氫製造的大部分需求。

除打點相關基礎建設，德國政府也提供金融補貼牛肉給大型貨物運輸、鋼鐵業、化工業和航空業以誘使業者投資相關製程；針對鋼鐵和化工業業者訂定碳差價合約(Carbon Contracts for Difference(CfD))，並檢驗航空業的能源消耗在2030年前是否能達到20%再生能源的使用目標。

然而，該製造多少綠氫仍相當爭議。德國目前有99%氫氣產量來自化石燃料(即灰色氫氣,以下簡稱灰氫)，且政府部門間的冗長協商突顯了淘汰化石燃料的困難。煉油和天然氣業者則認為在能源轉型的初期階段，灰氫不該缺席。德國綠黨名譽主席Oliver Krischer則表示將氫氣應用於汽車產業(諸如充氫站)單純在浪費公帑。

部分人士也提及，德國2030年將安裝最高5GW綠氫電解槽，這一計劃將拉動電解槽工業實現快速發展，與當前的安裝量相比，10年間這一規模將增長200倍。到2040年，德國電解槽部署規模有望達到10GW，若“歐洲2x40GW綠氫計劃”順利實施，則德國2040年電解槽規模將佔歐洲部署總量的25%。但德國境內的再生能源發電能力有限，氫氣產能不足。即便考慮2040年新增10GW電解槽，綠氫產能也僅28TWh，仍低於2030年新增氫氣需求。戰略明確提出要加強國際合作，在之前針對氫能推出的90億歐元投資計劃中，其中20億歐元將在摩洛哥等合作夥伴國家建立大型的製氫廠。

E3G氣候智庫的研究者，Felix Heilmann，表示：「德國的氫能戰略向世人宣示這個世界最大的天然氣消費國正準備替"不用天然氣"的未來做準備"，畢竟歐盟策略中2050得達成零碳排，使用氫氣替代供暖或交通燃料都是必需之路。

▋結論
根據2017年的國家發展委員會報告，高雄地區的石化、重工、鋼鐵業總年產量合計12萬公噸。如此產量也勉強供三大產業使用，目前沒有剩餘氫氣發展氫經濟。

這邊小編以核一兩部機組機稍微計算了一下：

核一兩部機組(裝置容量604 MW x2 )，容量因子85%，則一年可發出 (604 x 2 x 0.85) x (365x24) = 8,994,768 MWh. 全數用於電解水可得 8,994,768/55 = 163,541.2 公噸氫氣。

這是三大產業總產量的1.36倍。也就是說，核一延役的話就有充足的餘裕發展氫經濟了呢。結合氫燃料電池，也能同步改善交通空氣汙染ㄟ。

話說回來，可以預期將來賣氫氣的利潤會比賣電更高。還非得是低碳足跡的氫氣不可。碳足跡過高的氫氣不僅直接淘汰，也連帶地使使用這類氫氣製造的產品喪失競爭力。這對不產天然氣的我國而言，如何取得大量、便宜、穩定的低碳能源以降低製氫成本，確保產品和服務有國際競爭力，將會是執政者的挑戰。

至於德國，祝他們幸福，短時間內來看，投資1MW的製氫廠與管線就耗費30億台幣，若要擴展到5GW(5000倍)，真的所費不貲

▋參考資料與計算(見留言處)
https://reurl.cc/O1odyr