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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氫氧電池 在 果籽 Youtube 的最佳貼文
在武漢肺炎肆虐下,全世界人人自危,形形色色的殺菌消毒產品亦大行其道,其中一種聲稱無毒無害、天然又殺茵力強的就是次氯酸水。坊間有不少外形設計精美的次氯酸水製造機,售價由數百至數千不等,不過化學博士K Kwong就話,要製作次氯酸水其實只要十零蚊成本即可,當中的化學原理亦相當簡單。
要自製次氯酸水材料很簡單,只需要一般食鹽、水、鉛筆芯(或鉛筆)、乾電池、普通電線,再加上用來貼合電池和電線的膠線即可,加起來可能20蚊都唔使。「其實鹽水中有四種離子,包括鈉離子、氫離子、氫氧離子和氯離子,只要電流通過石墨(即是鉛芯),接觸到鹽水,便會進行電解(Electrolysis)。」K Kwong解釋,在電解過程中,接上負極的石墨在鹽水中就會產生氫氣,而正極就會產生氯氣,氯氣溶回鹽水中,鹽水便會變成次氯酸水HOCI。
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各節重點:
01:10 太陽能發電的污染在哪裡?
01:50 製造太陽能電池會有什麼污染?
02:34 處理這些污染物很難嗎?
03:22 太陽能板是巨型垃圾?
04:15 回收成本要怎麼解決?
05:22 漁電共生會不會有污染風險?
06:05 漁電疑慮1:洗太陽能板會污染到魚塭的水嗎?
06:52 漁電疑慮2:太陽能板擋不住颱風?
07:49 漁電疑慮3:架設太陽能板會影響產值?
08:43 關於漁電共生的補充說明
09:14 我們的觀點
10:41 提問
11:00 掰比
【 製作團隊 】
|企劃:歡歡、宇軒
|腳本:歡歡
|剪輯後製:絲繡
|剪輯助理:范范
|演出:志祺
——
🔺註解
→ 02:30 註1:
例如華盛頓郵報就在 2008 年報導,有中國工廠把四氯化矽直接倒在廠外的土地上,使得那裡的土壤慢慢變得雪白一片、沒辦法再種植作物;附近的居民也表示,空氣中因為含有這些化學物質,所以他們一出門,就會覺得眼睛刺痛、頭昏、呼吸困難。
→ 03:10 註2:
例如光宇材料的技術,可對太陽能及半導體產業每月產生的 6000 多噸廢砂漿進行分離、清洗、改值等工序,重新產出矽粉、氫氣、碳化矽、二氧化矽,重新應用於鋰電池負極材料,及機能衣物等產品,如去年世大運紀念服。
→ 03:17 註3:但薄膜型太陽能電池也會有自己的重金屬污染問題
→ 04:01 註4:一般矽晶體太陽能板組成比例是: 65%~75% 玻璃、10%~15% 鋁框、10% 塑膠和 3%~5% 的矽晶。
→ 04:09 註5:這個成本有包含回收玻璃以外的其他部分
→ 08:09 註6:
當然,按照漁電共生的法規,產量只要有七成就符合標準,但嚴格來說,漁民還是損失了另外三成,這也是大家會有顧慮的地方。
→ 09:36 註7:2015年天下爆出台積電的合作工廠違法傾倒的內幕:
https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5065621
——
【 本集參考資料 】
🌞 一次可以看很多太陽能資訊ㄉ網站們:
→ 陽光伏特家:http://bit.ly/2pe4IR1
→ 太陽能五四三:http://bit.ly/314Mi2h
→ 公視|我們的島:太陽光電系列專題:http://bit.ly/2oAEdFw
/
→ 維基百科|太陽能電池:http://bit.ly/2IMsSZY
→ 科技新報|太陽能真的夠「綠」嗎?還是包裹著糖衣的毒藥:http://bit.ly/2Vy7YTu
→ TVBS|真綠能?太陽能板製程 產生4千噸廢料:http://bit.ly/317MBcR
→ 環境資訊中心|光電循環之路 桶裝廢液污染如何解:http://bit.ly/2q7CvvJ
→ 關鍵評論網|太陽能光電的回收「技術」很環保,卻可能造成2項汙染:http://bit.ly/2B49vXX
→ Energy Trend|廢太陽能板回收有解!台灣太陽能模組回收聯盟成立:http://bit.ly/2Mb1mqQ
→ 科技新報|廢太陽能板惹人嫌?創新回收模式將再創商機:http://bit.ly/2q7DdsT
→ 央廣|工研院研發太陽能板回收技術 獲環保署肯定:http://bit.ly/2oqEXgv
→ 科技新報|退休太陽能板何處去?歐洲首座專門回收廠坐落法國:http://bit.ly/35wsHMa
→ 自由時報|擁核公投控「太陽能板有毒」 太陽光電業者要提告:http://bit.ly/2B44RJt
→ 【能源報導月刊】太陽能板多久洗澡一次?:http://bit.ly/2oAFufM
→ 每日頭條|太陽能發電原理圖,看完秒懂:http://bit.ly/2Mb2lHy
→ 太陽能五四三|颱風對太陽光電系統的影響(1/2)-基礎與支架:http://bit.ly/35uPozY
→ 太陽能五四三|颱風對太陽光電系統的影響(2/2)-模組強度問題:http://bit.ly/33lJMGD
→ 太陽能電池產業製程及污染防治簡介:http://bit.ly/35sHiYG
→ 陽光伏特家|【誤會讓人受盡委屈- 太陽能真的夠「綠」嗎?】:http://bit.ly/319m92D
→ 公視|太陽能產業廢棄物 可回收高純度""""矽"""":http://bit.ly/2IHlAXc
→ 中時|樹立循環經濟體系新典範 成亞廢砂漿回收技術 獨步:http://bit.ly/2B7LCi5
【 延伸閱讀 】
→ 知識力|太陽能的原理、種類與優缺點:http://bit.ly/32bnpmT
→ 達智綠能科技|什麼是太陽能?:http://bit.ly/33tiNsv
→ 科技新報|德國打造熱裂解太陽能回收設備,有望年處理 5 萬片太陽能板:http://bit.ly/2oAGhgK
→ GreenMatch|The Opportunities of Solar Panel Recycling:http://bit.ly/2B3PyQS
→ 中央社|疑颱風釀災 日最大規模水上太陽能板失火:http://bit.ly/2McypuZ
→ SEMI Taiwan|半導體工業廢棄物處理創新技術與趨勢:http://bit.ly/31avfMp
→ 台積電|廢棄物管理:http://bit.ly/2VACuMi
→ 科技報橘|外媒讚「垃圾處理天才」,台灣廢棄物回收技術傲視全球好棒棒:http://bit.ly/2OIstLM
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