September_Hydrogen Energy|Taiwan Hydrogen Energy Development Program(Up)
According to the IEA's Global Hydrogen Review in 2022, the world will consume 94 million tons of hydrogen in 2021, with industrial applications accounting for a very low energy share of 2.51 TP3 T. However, in order to achieve net zero carbon emissions by 2050, hydrogen will need to account for a total of 131 TP3 T. This demonstrates that there is still much room for growth in the development of hydrogen energy. In recent years, more than 100 new applications have emerged, including hydrogen smelting of steel, hydrogen co-firing for power generation, hydrogen fuel cell transportation, and stationary fuel cell power stations, bringing new demand. It is estimated that the global demand for hydrogen will grow at an average annual rate of 2.31 TP3T from 94 million tons in 2021 to 115 million tons in 2030, with an average annual growth rate of 2.31 TP3T. If we look at the hydrogen production process, we can see that the current production of hydrogen is still dominated by gray and brown hydrogen from the petrochemical industry, while the share of blue and green hydrogen, which are low carbon emissions, is only 1%, which shows that the global hydrogen industry still has a long way to go, both in terms of the share of hydrogen applications and the source of hydrogen. According to Global Market Insights, the global hydrogen market is expected to grow from US$138 billion in 2022 to US$317 billion in 2032, at a CAGR of 5.6%, as shown in Figure 1.
圖一 全球氫市場規模預估

Source:Global Market Insights
回到台灣政策方面,行政院環保署於2022年10月提出”2050淨零轉型計畫”,在12項關鍵戰略中,氫能名列第二位居光電/風能之後,預計在2050年發電佔比達9~12%。台灣雖然早在2008便已經有企業投入氫氣相關領域,但因市場需求不大,導致十年來氫能尚在萌芽階段,整體使用佔比不足1%。為了達成9~12%發電佔比目標,行政院經濟部結合能源局、技術處、工業局及國營會,與三家企業(台電、中油、中鋼)成立氫能推動小組,如圖二,計畫從氫能應用、氫氣供給、基礎建設三大面向著手,並利用政策帶動市場。
圖二 氫能推動小組

Source:行政院能源署
台灣淨零轉型由混燒發電為核心推動
在氫能應用方面,氫能推動小組規劃對目前台灣主要發電來源”火力發電”改造,導入氫混燒/專燒發電技術。混燒火力發電為氫能的兩種主流技術之一,與另外一種主流技術”氫燃料電池”各有優缺點,如圖三。混燒發電特點為:發電技術原理成熟簡單,適用於既有火力發電廠改造;可幫助減少二氧化碳排放量。但因為混燒發電仍是火力發電的一種改良方式,因此繼承了火力發電廠包含體積龐大與能源轉換效率低等缺點。台灣火力發電的發電佔比最高,使用混燒發電勢必需要大量的氫氣,因此在氫運輸與保存等基礎建設上亦將增加。另一種發電應用為氫燃料電池,此類發電技術特點為能:做到近乎零碳排、相較火力發電能源轉換效率高、無噪音、體積較小,適合架設在市區中小型發電站及商業大樓屋頂。但燃料電池卻也伴隨著技術複雜,與單位發電成本較混燒發電高等問題。由於兩種應用各有其優缺點,預估未來趨勢將以兩者差距明顯的體積主導,大型發電站以混燒朝向純氫火力發電發展,氫燃料電池則應用在中小型儲能,以調節電網用電與民生及商業用電為主。
圖三 氫能發電比較

Source:智璞產業趨勢研究所整理 2023/09
對於混燒火力發電導入,氫能推動小組計畫以台電為主要負責單位,並在2022年10月與三菱及西門子,分別就混氫及混氨火力發電機組研發,簽屬合作備忘錄,預計分四個階段依序將氫火力發電逐步導入,如圖四。
第一階段(2022~2023)規劃盤點階段:策劃混氫示範區,針對消防、環境以及氫基礎建設盤點。在興達火力發電廠進行混氫試驗發電廠改造,並在林口電廠進行混氨機組改造,此階段混氫及混氨發電裝置容量目標為0.57MW。
第二階段(2023~2025)混燒測試階段:兩個發電廠間歇性使用混燒發電,並增設混氫及混氨基礎建設及安全措施,規劃混燒比例5%,預計在2025年達成混氫及混氨火力發電裝置容量91MW。
第三階段(2025~2030)擴大試燒階段:擴大氫能設備持續發電試燒,同時改良混氫發電機台,及導入氫氣載具運輸如氫氣運送車,為未來提升混氫比例做準備,目標在2030年達到891MW。
第四階段(2030~2050)混燒運行及專燒導入階段:在此階段興達與林口發電廠,混氫(氨)燃燒完全導入所有發電機組中,氫能專燒設備部分導入。為建立長期營運及維持能力,將在此階段加強國內混燒/專燒發電人才培育等項目,預計在2050年氫能發電達到全台灣總體發電量的9~12%。
圖四 政策推動混燒技術導入

Source:經濟部能源局;智璞產業趨勢研究所整理 2023/09






