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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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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《MIT Tech 麻省理工科技評論》

* 【科學家利用甲烷菌生產合成橡膠原料異戊二烯，產量比同類細菌高出 179 倍】異戊二烯是一種非常有價值的石化產品，是生產粘合劑、合成橡膠等各種消費品的主要原料之一。

每年大約有 80 萬噸異戊二烯是從石油中提煉出來的。為了減緩氣候變化，盡量減少對化石燃料的依賴，相關學者一直致力於尋找替代的、可再生化學物質來源來生產異戊二烯，這些替代品包括酵母、大腸桿菌和藍藻等。

近日，內布拉斯加大學林肯分校的生物化學家尼科爾・布安（Nicole Buan）及其同事對一種甲烷菌進行基因工程改造後，能夠產生大量的異戊二烯，且產量遠遠超過了其他微生物。

產甲烷菌以釋放甲烷而聞名，這種單細胞微生物廣泛存在於人類和其他動物的內臟，以及海洋底部的深海熱泉等沒有氧氣的地方。

* 【閃電是如何給地球和其它地方帶來生命的？】在其它星球上搜尋生命的過程就如同烹飪，所有的素材都具備了 —— 水、溫暖的氣候、濃厚的大氣層、適當的養分、有機物以及能量源。然而，如果沒有一個可以促進這些素材相互反應的過程或環境，那麼你只能得到一些毫無用處的原材料。

所以說，有時候生命需要靈感的火花 —— 也許需要幾萬億個。一項發表於《自然・通訊》雜誌的新研究表明，在地球上生命首次出現的大約 35 億年前，閃電作為關鍵媒介合成了構成有機物的磷。磷是構成 DNA、RNA、ATP（所有已知生命體的能量來源），以及像細胞膜這樣的生物結構的重要物質。

* 【又一黑洞照片問世！偏振光下M87超大質量黑洞圖像公開】天文學家近日發佈了一張 M87 星系中心超大質量黑洞的新圖像，這張圖像是 2019 年第一張黑體照片的後續，但它更清晰，圖片中的偏振光描摹了這個超大質量黑洞的磁場線。

2019 年 4 月 10 日，事件地平線望遠鏡創造了歷史的新壯舉——發佈了有史以來黑洞的第一張圖像，黑洞看起來就像一個亮橙色圓圈，位於 5300 萬光年之外，由分布在四大洲的八個射電天文台拍攝到的。

* 【鋸末製成的生物塑料可在三個月內完全降解】

近日，耶魯大學研究人員將鋸末通過生物降解等方法打造成為了一種具有諸多優點的新型生物塑料，在保有高強度的同時，還能夠在三個月的時間內完全降解。該團隊已將有關這項研究的詳情發表在近日出版的《自然可持續》（Nature Sustainability）期刊上。 ​​​

* 【一個月內240顆衛星上天！SpaceX成功發射第23批Starlink衛星】美東時間 3 月 24 日凌晨 4 時 28 分，SpaceX 的「獵鷹」9-1.2 型火箭從佛羅里達州的卡納維拉爾角太空軍基地第 40 號發射台發射升空，將 60 顆衛星送入軌道。火箭發射大約 9 分鐘以後，將近 230 英尺高的一級助推器在位於大西洋的「我依然愛你」（Of Course I Still Love You）號回收船上著陸，返回地球。

火箭發射大約 1 小時後，二級助推器將繼續推進 60 顆星鏈衛星。所有的衛星都在近地軌道上運行。

* 【麻省理工學院通過觀察天體確定複雜碳環分子多環芳烴】

麻省理工學院天體化學家布瑞特·麥奎爾領導的團隊借助綠岸望遠鏡，在距離地球 430 光年的金牛座分子雲（TMC-1）中，確定了兩種獨特的多環芳烴（PAHs），其由幾個相連的六邊形碳環和氫原子組成。他們首次在星際雲中發現了能夠解釋生命起源的複雜含碳分子多環芳烴（PAHs），且濃度遠超此前預期，研究這些分子和其他類似分子可以幫助他們更好地瞭解生命在太空中是如何開始的。

* 【杜克大學開發出用於異常環境檢測的「蜻蜓」機器人】

杜克大學基於仿生學開發出一款名叫 DraBot 軟體機器人，長度僅為 2.25 英吋（5.7 釐米），可效仿蜻蜓在水面上滑行，在檢查是否有漏油、高酸度和其他異常情況有獨特優勢。該研究已發表在《先進智能系統》雜誌上。 ​​​

* 【iPhone 與 Apple Watch 可遠程評估心血管患者的虛弱程度】

最新研究表明，蘋果的 iPhone和 Apple Watch 可遠程評估心血管患者的虛弱程度。這項研究由斯坦福大學進行，並由蘋果公司資助。該研究將傳統的步行測試、使用 iPhone 和 Apple Watch 傳感器在門診測量以及通過應用程序遠程進行的步行測試進行比較。它還納入了被動收集的活動數據。

* 【美國科學家利用X射線對神經元進行無線調制，幫助治療和改善腦部疾病】

美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員與四所大學的研究人員合作發明利用X射線對神經元進行無線調制的方法。該療法依靠光學和遺傳學的突破，通過注射納米顆粒來刺激大腦深處的神經元，有可能幫助治療慢性抑鬱症和疼痛。 ​​​

* 【新型高精度溫度計可為量子計算機快速測溫】

瑞典哥德堡查爾姆斯理工大學的研究人員開發了一種新型溫度計，借助其可以實現在量子計算過程中，直接以極高的精度簡單、快速地測量溫度。相關研究成果發表在《物理評論X》期刊上。 ​​​

* 【吃辣還有這好處？辣椒素能增加造血乾細胞動員能力！】血液癌亦稱血癌，就是我們平常說的白血病。白血病佔惡性腫瘤總發病數的 5% 左右，患有這類惡性腫瘤的人，需要先進行連續化療再進行骨髓移植，以用健康造血乾細胞代替受損乾細胞。我們都知道，交感神經可以調節造血乾細胞生態位，但骨髓中傷害性神經元的貢獻尚不清楚。

近日，阿爾伯特·愛因斯坦醫學院和北卡羅來納大學教堂山分校的研究人員在小鼠身上做了實驗，併發現兩個結果：1.傷害性感受神經元通過降鈣素基因相關肽（CGRP，Calcitonin gene related peptide，人類用分子生物學方法發現的首個活性多肽）的分泌可以誘導造血乾細胞動員；2.辣椒素觸發傷害性神經元的激活，從而顯著增強了小鼠造血乾細胞動員能力。

* 【歐洲核子研究中心 LHCb 實驗結果正挑戰物理學的領先理論】

歐洲核子研究中心 LHCb（大型強子對撞機）實驗的英國物理學家今天公佈了新的結果，測量出現了兩種不同類型的美誇克（又名底誇克）衰變，這些結果可能暗示了違反粒子物理學現有標準模型。美誇克通過弱相對作用，可以衰變為上誇克或粲誇克，但新的結果表明，這可能不會發生。

* 【特斯拉聯合創始人與Specialized合力，共同解決電動自行車電池問題】電動自行車既有摩托車的功能，又可以使用自行車的腳踏騎行。它以輕便、易操控、節能環保等優勢，成為越來越多人出行選擇。通常，當騎車人踩踏板或使用油門時，那些安裝在自行車下管或集成在自行車下管內的電池會啓動電動機。

但是，電動自行車的問題也日益突出。比如，當電池用盡時該怎麼處理，是直接將這些電子垃圾送入垃圾站，還是有其他更好的解決方案？

最近，美國第三大自行車製造商 Specialized（按市場份額標準）給出了不一樣的答案。它選擇與特斯拉的聯合創始人兼前首席技術官 Jeffrey Straubel 合作，目的是讓電動自行車的蓄電池通過回收擁有第二次生命。

* 【火星上消失的水源可能隱藏在地殼之下】數十億年之前，溫暖的火星上分布著湖泊和海洋。而在大約 30 億年以前，這些巨大的水體在火星表面消失得無影無蹤。多年來，科學家們一直認為，隨著火星大氣層的削弱，其表面的水分逃逸到了太空之中。

然而，這些水源或許並沒有一直向上逃逸，而是朝著反方向進入了地下。加州理工學院研究人員開發的新模型顯示，我們仍然有可能在火星的地殼下發現 30% 到 99% 的古老水源，相關論文被發表在《科學》雜誌上。