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不只台積在用!直擊歐洲從鋼鐵到垃圾車都用氫能,它是能源救星?

走在能源十字路口的歐洲,把氫能視為電力轉型重點。不僅零排碳,來源也不像化石燃料有耗盡的一天。在蘇格蘭北海邊、德國巴伐利亞與魯爾區,三種氫經濟正在起飛。

氫能-綠氫-英國-德國-鋼鐵-減碳-能源轉型-再生能源-電力-零碳 全球首輛氫能雙層巴士,停在亞伯丁市政廳前,已成為市民生活的一部份。圖片來源:邱劍英攝
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8月底在德國的布萊梅港,火車進入了新紀元。

全球首批氫動力火車上線。這14輛不冒黑煙只排水的火車,每年可省160萬公升柴油。

氫氣在能源領域角色將愈來愈吃重。因為過往的工業生產與交通是由煤、天然氣和石油驅動,佔全球6成排碳。氫氣的來源是水,不僅零排碳,來源也不像化石燃料有耗盡的一天。

德國研究機構佛勞恩霍夫協會評估,至2050年,工業材料最多4成能以氫氣取代;而在交通,10輛車中有3輛將由氫驅動。

走在能源十字路口的歐洲,正全力擁抱氫能。在北海邊、德國巴伐利亞與魯爾區,已不是遙遠夢想。

淨零大浪下,德法英大動作推氫能

  氫能戰略
德國 將投入70億歐元,在2030年前達到5GW綠氫產量,2035至2040年間再增加5GW,主要會用於工業生產,取代化石燃料。
法國 將投入70億歐元,在2030年前達到6.5GW低碳氫氣產量。
英國 第一期將投入至少2.3億英鎊,在2030年前達到10GW低碳氫氣產量,其中至少一半來自電解產氫;短期目標是在2025年前開始興建達1GW產量。
註:低碳氫氣的來源有可能是核電生產的粉紅氫,或搭配碳捕捉的藍氫,綠氫來源則是再生能源。

現場1》英國亞伯丁
從轎車到垃圾車都用氫能

400多年歷史的蘇格蘭亞伯丁市政廳門口,停了輛安靜的巴士,不排廢氣只排水。

這全球第一輛氫能雙層巴士,展示了一座城市轉型的決心。

人口不到20萬的亞伯丁,是英國最富有城市之一,每月可支配所得全英最高。這得拜北海油田之賜,1970年代起,離岸油氣帶來財富,10個人中,就有7個人靠油氣產業吃飯。

「所有油氣公司——殼牌、英國石油、道達爾,都在這,」亞伯丁都市發展事務首席委員史威南(Richard Sweetnam)說。

然而,當淨零未來成為定局,財富恐怕變負債。氫能成了扭轉命運的賭注。

在亞伯丁加氫站,停車管理員琳賽已開了3年的氫能車。「這輛車就是未來,如果所有人都改開氫能車該多好,」她興奮地分享。

在亞伯丁加氫站的氫能車主琳賽。

加滿氣只要5分鐘,可開1到2天,費用約50英鎊(約1700台幣),以目前油價來說,比燃油車省2成。然而因為這是公務車,加氫是公家買單。

亞伯丁的野心,是成為最多樣化氫能車輛應用場景的城市:從雙層巴士、轎車、垃圾車到掃街車,全市有85輛氫能車。他們要證明氫能車不僅能讓空氣好,更安全無虞,下一步是把氫變成出口產業。

在已運轉3年的迷你加氫站,來源是太陽能或風電等再生能源,產氫過程不排碳。自產自銷。小屋中的電解設備將水分成氫和氧後,經過純化加壓送到儲槽。目前用的是電網綠電,下階段要試驗從離岸風機直接產氫。

加氫站營運商Norco能源工程師伯恩斯(Frank Burns)說,過去公司生意多與油氣相關,2017年在市政廳號召下,切入綠氫產業。

亞伯丁的氫能轉型,即將進入下一篇章。

3月,亞伯丁跟英國石油協議,初期出資300萬英鎊,打造光電產氫中心,每天可產800公斤綠氫,給火車、貨運或海運使用。未來還將以綠氫取代天然氣供暖住宅,甚至以離岸風場產綠氫出口。

市府員工透露,因烏俄戰爭,全球對綠氫興趣大爆發。前陣子德國產業代表團來訪,恨不得把未來綠氫產能都包下來。

「我們過去是歐洲油氣首都,未來要轉型成永續能源首都,」史威南滿口期待說。

然而產氫設備哪裡來?答案在德國南部的工業重鎮。

現場2》德國巴伐利亞
出口產氫技術,再進口綠氫

巴伐利亞艾爾朗根,西門子研發總部所在地,有個房間是禁地,連靠近都不行。「這是我們『可口可樂配方』塗層作業的地方,」西門子能源新能源事業營運長舒茲(Kai Schulz)開玩笑說。

他們在此生產的是質子交換膜(PEM)水電解產氫設備,西門子能源全球市佔率數一數二。決定技術成敗關鍵,就在隔離膜上的塗層,能否高效分離氫與氧。

工廠內巨型機械手臂,把電解片層層堆疊,準備出貨到以氫氣煉鋼的薩爾茨吉特鋼鐵公司(Salzgitter),這是他們買的第三套電解設備。

西門子新能源事業營運長舒茲。

舒茲說,在電力領域可用再生能源去碳,但重工業與交通佔全球6成排碳,無法全以綠電取代。

以鋼鐵業為例,因為煉鐵過程是用焦炭把鐵從鐵礦砂分離,改用氫氣就不會排碳。

另一個難減碳的產業是航運。舒茲透露,有丹麥造船廠客戶下訂電解設備,要試驗把綠氫加上捕捉的二氧化碳,產出碳中和的綠色甲醇作為船舶燃料。

對於外界質疑綠氫成本高,他強調要以規模化解決。

明年,西門子能源將把產氫設備生產移師柏林,原本生產天然氣發電機的廠房,將成全球PE M電解設備產能最大,達1GW(十億瓦)電解容量。

而能源短缺也把成本拉平。舒茲說,目前綠氫每公斤成本約8歐元,產自天然氣的氫氣。每公斤成本過去不到2歐元,現在翻了3倍多。他預計到2030年,綠氫和灰氫會成本相當。

綠電成本更是規模化關鍵。

西門子能源跟保時捷合作,在智利建實驗工廠,以風電產出綠氫後結合二氧化碳,產出碳中和燃料給跑車用。

這揭示德國氫能戰略方向:開發綠氫技術,輸出到再生能源充沛國,再進口綠氫。舒茲說,澳洲、北非及加拿大都是合作對象。

「十年前,沒人相信風電成本會比天然氣還低,」他認為,綠氫未來會走上同樣的路。

因為國際能源署評估,要達到淨零目標,全球氫氣需求超過2億公噸,1/3來自工業。

這就帶我們來到了德國最具野心的零碳鋼鐵基地。

現場3》德國杜伊斯堡
歐洲最大鋼鐵基地的豪賭

杜伊斯堡位於魯爾煤礦產區,歐洲最大鋼鐵生產基地蒂森克虜伯(ThyssenKrupp)煉鋼廠,十年內會發生200年來最劇烈改變。

「當水泥和化學業還在煩惱減碳,鋼鐵業已經有做法了,」去碳中心業務主管歐斯特瓦博士(Carmen Ostwald)語帶驕傲說。她的任務是要幫這家老牌鋼鐵公司,在2045年達成碳中和。

非減碳不可,因為牽涉生計。

在歐盟2030年減碳55%的目標下,碳價愈來愈貴,2年前一噸25歐元,現已漲到90歐元,排放額度逐年減少,「我們不希望鋼廠關門大吉,」她說。

他們原以為低碳鋼沒市場,但巴黎氣候協定後,開始有客戶要求低碳產品,尤其是汽車和科技業。

於是董事會9月初拍板,投資20億歐元建德國最大直接還原煉鐵廠,預計2026年開始建廠。

蒂森克虜伯鋼鐵廠的歐斯特瓦博士。

傳統高爐煉鐵,是以焦炭把鐵礦砂中的鐵還原出來,過程大量排碳。但用氫的直接還原爐,溫度僅攝氏800度,過程只會產出水和蒸氣,可降低製程排碳85%。

未來2年內,他們要建立小型工廠,但一開始會先用天然氣試驗直接還原,再逐步提高氫氣比例,期待至2029年能全用氫氣。

當那一天到來,廠區冒出濃濃白色蒸氣的煉焦爐、汽電共生電廠以及燒結塔,都會走入歷史。

最關鍵問題是:成本會增加多少?歐斯特瓦坦承,還要看屆時綠氫成本與碳價。但綠氫煉出的鋼鐵一定比現在貴。

一位台灣資深鋼鐵界主管指出,直接還原鐵製程,目前全球產量只佔5%。但他預期,未來若使用綠氫,的確可大幅減碳。

鋼廠員工能接受這樣劇烈改變嗎?「大家都滿開心的,」歐斯特瓦說,「因為知道會有未來。」

(責任編輯:黃韵庭)

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