【淨零新技術2-2】從「去碳燃氫」走向「淨零排放」 仍有多重障礙待跨越
中研院與台電聯合宣布「去碳燃氫」技術成功串接小型65kW混氫發電機組,雖然消息振奮人心,但不得面對的現實面是,全球迄今仍無大型「100%純氫發電機」問世;再者,一旦日後大規模商轉,產出這麼多的「黑碳」,若供給過剩時,碳應用價格崩跌,也會影響發電成本估算。
中研院永續科學中心執行秘書陳于高表示,去碳燃氫技術研究,台灣不是唯一,包括美國、德國都有示範型工廠在研究這項技術。
障礙一,全球仍無大型100%燃氫發電機
至於「去碳燃氫」技術迄今仍無法大面積商轉的原因?陳于高表示,是迄今還沒有100%燃氫的渦輪發電機,全球大廠都還在努力中。儘管國際上已有較小型機組上市,但仍沒有運用在大型電廠的機組,只好先從中小型機組開始測試,藉由不斷精進「去碳燃氫技術」,直到純氫發電機問世,就能銜接上。
陳于高坦言,技術面當然有難度,還有許多障礙待克服,但站在科學家的立場不會不可能。
據了解,全球有三大天然氣發電機製造商,包括德國西門子、日本三菱、美國奇異公司,面對全球2050淨零排放的遠大目標,這三大巨頭都已積極投入去碳燃氫技術的研發,以及致力生產出100%燃氫發電機。
此外,台電綜合研究所所長鍾年勉也說,由於迄今未有100%燃氫的氣渦輪發電機組問世,各廠家也都極盡所能的保護自有技術;但去碳燃氫技術的量能要放大,其介面銜接須和發電機製造商一起合作,國際合作將是挑戰之一。
障礙二,天然氣與氫能熱質不同
由於尚未有100%燃氫發電機組問世,全球都是以「混氫」測試的方式,將天然氣與氫能混燒,並從5%、10%,逐步提升混氫的比重來進行測試。而氫與甲烷(天然氣)的熱質不同,如何調整匹配,都是大廠努力的方向。
所謂熱質不同,簡單說就是氫氣燃燒的速度較快,混燒過程中,雖然藉著投入氫能發電來降低碳排,但也是以犧牲發電量做為代價,換得減碳效益。
障礙三,產氫規模放大後的穩定性左右發電效率
鍾年勉也說,目前進入商轉的是65kW的小型商用機組,這是由2部機器串接而成,前端是中研院的「去碳燃氫機組」,後端才是台電「65kW氣渦輪發電機」,所發的電投入台電微電網系統供電。
當日後發電規模「放大」時,產氫的規模與量能是否具有穩定性就很關鍵,如果產氫不順,就無法穩定供應氫氣料源,就會造成停機、無法穩定發電,放到整個電網系統上,恐怕就會造成斷電危機。
經濟部政次、台電代理董事長曾文生也坦言,雖然「去碳燃氫」技術,將甲烷重組的製成最大限度的靠近發電廠,解決氫能長途輸儲的難題,免去興建氫能接收站及管線的成本,但「去碳燃氫」發電的難度在於如何「同時間」產出氫,又立即投入發電機發電,雙方要怎麼配合的「天衣無縫」。
曾文生預料,將來中間還是要有一個「緩衝」,例如興建小型氫能儲存槽,藉以調節氫能進氣量,讓前端「去碳燃氫」的製氫速度,與後端發電速度匹配。
障礙四,黑碳價格恐不如預期
成果發表會當天,透過中研院院長廖俊智贈給蔡英文總統的一瓶「黑碳」,大家認知到,原來「去碳燃氫」技術下,「黑碳」成了發電過程中的一項副產品,而且這個產品,或許很有經濟價值。
現在能想像到的應用面,包括成為備用燃料,或著發展成複合型新材料,被廣泛運用在半導體、電動車、電池等製程。
但鍾年勉指出,若假以時日,「去碳燃氫」的發電技術被大量廣泛使用時,產量無限放大,源源不絕的產能開出後,黑碳價格很可能就不是原來的金額,也就是再利用的成本與價值恐非原本所預期。當附產品的價值已非原本預期,那麼發電成本也需要重新評估了。