【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

莫讓以核養綠，延誤台灣能源轉型!! (08/17/2018 TEIA環境資訊中心)

文：趙家緯（台灣大學風險社會與政策研究中心博士後研究員）

最近，關於台灣能源議題爭論中，擁護核能發電發展一方提出「以核養綠」作為其政策論述的主軸。該詞的原意是：以核電作為從化石燃料為主的能源系統，轉型至再生能源為主的「橋接選項」，可在綠能成本尚高以及儲能設備尚未發展完備之時，維持核能發展能加速替代燃煤與燃氣等溫室氣體排放量較高之發電技術。

但近期擁護核能發電的團體發起「以核養綠」公投行動，欲於今年年底縣市長選舉時舉行公民投票，以廢除《電業法》修法後所明定「2025年廢止核能發電的非核家園」條款。而在其公投宣傳網頁中，則是將「以核養綠」詮釋為「核能就是綠能，是對環境衝擊最小的安全清潔能源」。不過，若從國際能源轉型趨勢分析之，此兩指稱悖離事實。

核能絕非綠能

檢視核能是否是對環境衝擊最小，安全且清潔的能源方式，須檢視其從鈾礦開採、燃料棒提煉、運轉再至核廢料處置過程中所出現的外部成本。依照歐盟執委會委託Ecofys、KPMG等知名顧問公司所進行的估算，若綜合考量氣候變遷、人體健康、生態品質、資源耗竭以及核災意外等環境衝擊，燃煤火力發電每單位的外部成本約在95歐元／MWh，燃氣火力則在34歐元／MWh，核電含核災風險時則為20歐元／MWh左右，其餘種類的再生能源多在14歐元／MWh以下。

且核電外部成本最大不確定性來自核災意外成本的估算，依據Rabl等（2013）估算，核災外部成本最高可達23.8歐元／MWh，若以此數值估算時，核電外部成本將遠高於再生能源甚至燃氣火力發電，故其實無法稱為「環境衝擊最小的清潔能源」。

另外，依據蘇黎世理工學院與薩塞克斯大學研究團隊最新研究顯示，全球每60至150年就有一半以上的機率發生如福島核災等級或以上的核能意外事件，每10至20年就會發生如三哩島核災等級以上的核能意外（Wheatley et al., 2017）。顯見指稱核能是最安全的能源，乃是無視歷史教訓以及國際最新研究。

無法橋接只有排擠

若核電要作為化石燃料與再生能源之間的橋接選項，則須檢視此發電型態的特性與其發展所需投注的成本，是否反而會阻擾再生能源的發展？

國際能源總署所發表《2018電力系統轉型現況》報告（Status of Power System Transformation 2018）已指出，電力系統若要容納潛力豐厚且成本低廉的再生能源，由屋頂型太陽光電與電動車形塑的分散型能源資源，以及因應高度數位化後的新商機，電力系統應加速增進其彈性（flexibility）。

故規劃電力系統時，應以「發電量貢獻」（energy volume contribution）與「電力調節貢獻」 （energy option contribution）取代傳統的尖載、中載與基載概念。

前者的特性是能在長時間內以低成本供給電力，在此定義下，傳統的基載電廠如燃煤與核電雖可歸為此類。但由於再生能源變動成本低，故在高再生能源比例下也可發揮此功能。

更重要的是，若從最小運轉容量（minimum load）、升降載速率（ramp rate）、啟動時間（start up time）等因子分析各個發電技術的彈性，目前既有的核電機組因受限於核燃料反應的循環週期，前述3個特性均極為受限。且高變動性的升降載，亦會影響反應爐的結構安全，故核電是現有發電技術中，最不具有系統彈性的選項。

若比較減碳的選項，核電亦會延緩再生能源與節能的發展。如聯合國跨政府間氣候變遷專家小組（IPCC）於2012年6月《再生能源與氣候變遷減緩特別報告》中明確指出，不將核電視為減碳的選項，再生能源占比方能提高。而且若就減碳成本進行分析，不採用核電作為減碳選項時的減量成本，多半與將其視為減碳選項時相當，近期各國政策規劃亦出現類似情況。

英國：「以綠緩核」的最新進展

以擁護核電發展一方常列舉的英國為例，其執政的保守黨政府將核電視為減碳的重要選項，故規劃於2035年時將其境內核電廠的裝置容量由現在的9GW增加至16GW。但這種仰賴核電做為減碳選項的政策方向，已面臨新核電廠興建工程的遲滯，而導致無法如預期達標的情況。

所以英國氣候變遷獨立諮詢委員會即指出，若無法如期推動核電廠工程，可藉由擴大再生能源的發展在更短期程及更低成本的條件下達到原本的減碳目標（CCC, 2018）。

而該國的國家基礎建設獨立委員會所提出的國家基礎建設評估中，更指出衡量成本與風險之下，建構一個以再生能源為主的電力系統，比一次大舉新增多個核電廠更為適當。故建議政府於2030年時應優先將再生能源於電力結構占比提升至50%，除了目前已經簽約核准興建的核電廠外，在2025年時最多只能再允許興建一座核電廠（NIC, 2018）。

相較於英國官方原訂一口氣核准新增五座核電廠的政策，反而因近期再生能源的加速發展，呈現了「以綠緩核」的狀況。

全力轉型，創造東亞典範

面對全民對核安與空污議題的關注，以及《巴黎協議》生效後的全球減碳趨勢，台灣目前設定2025年「非核減煤」的能源轉型目標。若與日、韓相較，台灣不僅在再生能源占比目標上更為積極，減煤幅度更高，亦是東亞唯一設定禁售燃油車目標年的國家（見表1）。

故在此刻，應將預算、行政資源、社會力量全力投注至建構能源轉型所需的法規條件以及公眾意識。而從國際資料可知，擁護核能發展團體提出的「以核養綠」一詞，與學理及國際政策趨勢不符。因此關注能源議題的朋友，應積極戳破前述矛盾，建構厚實的轉型論述。

完整內容請見：
https://e-info.org.tw/node/213508

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廢核不等於高電費？德智庫：風力發電費用僅核能50%
鉅亨網新聞中心　
精實新聞 2014-04-28 記者 郭妍希 報導

「反核、廢核」並改用可再生能源會導致電價攀高、民眾付不起電費嗎？其實，根據德國的研究，新建造的太陽能、風力發電廠產生電力的成本，最多可降低至核能發電新廠房的50%！

Renew Economy、Energy Matters報導，德國智庫Agora Energiewende上週發表最新研究報告指出，若將英國預定2023年落成的核能發電廠發電費用，以及德國政府2013年對太陽能、在岸(onshore)風力發電、離岸(offshore)風力發電的再生能源回購電價(Feed-in Tariff)加以比較，則可發現若將這些發電廠啟動35年，則在此期間英國核電廠平均每年的發電費用為每一千度電(MWh)112歐元，高於德國太陽能發電廠的73歐元(比核電廠便宜34%)、德國在岸風力發電廠的56歐元(比核電廠便宜50%)以及德國離岸風力發電廠的95歐元(比核電廠便宜15%)。

另外，若加計天然氣(可支援高峰電力需求)的成本，每年的可再生能源(即太陽能、在岸風力發電)費用也低於產生相同電力的核能費用。統計顯示，以太陽能、在岸風力發電以及天然氣產生電力的成本，約較核電與天然氣發電便宜21%。隨著可再生能源成本愈來愈有競爭力，相信兩者之間的價格差距也會進一步拉大。

根據歐洲可再生能源顧問機構Eclareon 3月20日發表的研究報告，以單位發電成本(levelized cost of electricity, LCOE)來看，德國、義大利以及西班牙已經實現太陽發電成本與傳統發電成本相當(grid parity)的夢想。

不過，Eclareon指出，「grid parity」的成本計算牽涉到許多變數，例如安裝、維修費用、太陽能面板的延續時間以及法令規定等等。也就是說，現在仍有許多因素讓太陽能發電成本難以壓低。舉例來說，巴西、墨西哥政府允許安裝太陽能系統的消費者把過剩電力轉送入國家電網、以供未來之用，進而提升民眾的安裝意願。相較之下，西班牙最新法令卻對太陽能發電自發自用加收費用、且民眾家中送入國家電網的過剩電力也得不到補償，這壓抑了市場發展。

#除霉 #膠條 #矽利康
天氣濕熱，矽利康膠條容易發霉，除了要定期清潔除霉之外，清潔完的矽利康膠條噴上防水的抑菌鍍膜，水份進不去、黴菌沒有養份，就比較不容易發霉囉！

浴室的玻璃水垢每次清潔都要大費周章，我發現清潔完後的玻璃，噴上防水抑菌鍍膜，水垢真的比較不容易卡在上面，清潔上變得更輕鬆了呢～

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後來實際研究光觸媒的反應機制，發現它的自淨作用，可以讓污垢的附著能力大幅降低。

另外，受光照射的光觸媒，會產生強氧化力的氫氧基，能夠破壞細胞中的輔脢，抑制細菌或霉菌的生長與繁殖…，總而言之， 它是一種新興的環保產品，在抑菌、防霉、防臭、易潔等方面，都有很好的成效!

2️⃣長效抑菌、省力清潔
和一般市售鍍膜抗菌劑相比，它的防護效果可以長達一個月以上。也就是說，噴上去之後，因為污垢比較不容易附著，所以清潔上會更省力~~

像浴室的乾濕分離玻璃我本來一個星期要除水垢一次，現在只需要一個月刷一次，而且更好刷洗哦!

另外，有添加光觸奈米銀，除了防潑水，更能有效的抑菌，浴室環境更乾淨衛生呢!

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還有就是小朋友的安全座椅、推車、枕頭、玩具…都能使用，就不怕細菌孳生、清潔上也更便利呢!

4️⃣無毒安全
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🌟PHOTON 居家長效防水抑菌液
(可應用在布沙發、嬰兒用品、睡墊等吸水材質。)
使用方式：距離物品10-15公分，按壓噴頭，重複均勻噴灑物品表面，靜置待物品風乾，可搭配使用風扇、冷氣等加速風乾（勿使用熱風相關產品，會導致產品變質)

🌟ENHANCE 居家防護淨化液
( 可應用在大理石、廚房檯面、玻璃門窗等不吸水材質。 )
使用方式：距離物品10-15公分，按壓噴頭，均勻噴灑至物品表面， 乾抹布均勻擦拭即可防護。

貼心提醒：軟性材質需要等他乾才有防護作用，所以需要有一定的風乾時間。但另一瓶用在硬性材質的，是只要用乾抹布均勻擦拭，就有防護效果了~

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