【圖解】曾被馬斯克罵蠢,豐田、現代為何還拚氫能車!氫能好在哪?能取代電動車嗎?
在全球減碳的趨勢下,交通運輸占全球溫室氣體放量約20%,為了降低運輸的碳排放,電動車不再一枝獨秀,氫能車也成為未來發展的重點。特別是今年,和泰汽車宣布引進氫能車TOYOTA MIRAI,國內首輛氫能巴士原型車進入道路測試階段,連基礎設施「加氫站」也準備就位,台灣即將進入氫能車時代。
為何現在要關注氫能?氫能的重要性是什麼?
氫能開始進入大眾目光面前的關鍵,是去年3月政府公布「2050年淨零排放路徑藍圖」,台灣制定2050年氫能發電占比將達9~12%。
這一成的發電重要性為何?台灣氫能與燃料電池學會理事長曾重仁說明,能源的使用包含電力、工業製程、石化產品與依賴化石燃料的交通運輸等,其中電力占能源的使用約30%,隨著2050年運具電氣化、擴大再生能源使用,電力占能源使用將拉高到60%,其中再生能源發電占6~7成,「意思是再生能源占整體能源比率達4成(註),代表零碳能源缺口達6成,須透過氫能、火力發電搭配CCS碳捕捉技術來達成,」曾重仁直言,未來氫能發電占比不僅12%,可能還會更高。
註:60%(電力占能源使用60%) x 70%(電力約7成來自再生能源) =0.42
眾所皆知,再生能源容易受限天氣與地理環境的條件的影響,氫(Hydrogen)則是宇宙中最豐富的元素,供應充足,加上氫具有傳統燃料特性,燃燒後會變成水,常應用在石油工業、鋼鐵業製程。
而且氫氣的使用彈性高,是很好的能源載體。例如透過電解槽設備,可將再生能源電力和水轉化爲綠氫(H2)儲存;或是氫氣與氮氣反應,轉化為「氨」,可作為替代煤炭的清潔燃料;甚至是透過氫氣與二氧化碳反應,變成「合成燃料」,降低汽車的碳排放。
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曾重仁說明,對比鋰電池,氫燃料電池具2大優勢:
第一, 氫能不會隨著時間流失 ,像是鋰電池放久後電會損失,有自放電的問題。
第二, 成本不會線性放大 ,例如要鋰電池儲存的電越多,需要的電池數量越多,成本是直線上升。但氫能透過電解水製氫,若需要產出10倍的氫,過程需要10倍的耗電量來產氫,但不需買10台電解槽設備,「即便會耗電,但現在主要朝向『使用過剩』的再生能源來製氫,電解更環保的綠氫。」
商用車更適合氫燃料電池,現代、豐田積極投入研發
目前歐洲、中國與美國,到鄰近日韓都在積極布局氫能源市場,希望未來能在氫能產業搶下商機。可以觀察到氫能應用在交通運輸已有不少成果,像是去年8月德國的氫能動力火車正式上路,每加一次氣可行駛1000公里;另外全球最大商用卡車製造商戴姆勒卡車,攜手瑞典卡車製造商volvo合資生產燃料電池,氫能卡車力拚2025年商轉上路。
根據南韓研調機構SNE Research最新統計,今年一到七月全球氫能車銷售達9619輛、年減9.6%。SNE Research認為,氫能車之所以衰退,主要是基礎設施短缺、氫氣充電成本增加以及消費者選擇有限,種種因素阻礙氫能車市場發展。
不過各大車廠仍持續投入心力研發氫能車,Toyota首輛氫能汽車Mirai自2014年發表至今,全球已累積銷售超過1萬輛的成績。並在今年9月初Toyota打造出Hilux氫能皮卡原型車,續航力可達584公里。
現代汽車則聚焦生產氫能商用車,包括氫能巴士Elec City、氫能卡車Xcient,另有氫能休旅車NEXO。根據SNE Research統計,2022年全球氫能車市占率,韓國拿下50%市占率,在全球排名保持領先地位。
但不是人人都看好氫能發展,電動車大廠特斯拉創辦人馬斯克曾批評,氫能車的能源轉換效率差,並稱氫能是最愚蠢的儲能方式。為何各大車廠仍砸大錢研發氫能載具?主要是氫能車先天具備以下優勢:
一,高續航里程。 氫燃料電池車更適合商用卡車,氫燃料電池車續航力最高可達800公里。相比鋰電池,氫燃料電池能量密度高,因此可以為車輛提供更長的續航里程。
二,重量輕。 由於不需放置大量電池,氫能車較鋰電池車輕,可把多餘的空間載更多的貨物、人員。也因客運巴士、物流貨卡行駛路線較固定,在加氫站點建置可以更精準。
三,加氫速度快。 雖然稱為氫燃料電池,但氫燃料電池並不是儲存電力的設備,而類似發電設備的概念,透過把氫補充到燃料電池內,就能進行發電。加氫速度比充電速度更快,有效縮短等待充電時間。
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至於為何氫能的能源轉換效率較差?氫豐綠能總經理李鈞函解釋,最主要在製氫上需耗費大量電力,大概是每3度電才能產1度電,能源轉換效率約33%。現在業者也在思考如何提升電解槽設備的轉換效率,以及研究回收氫氣來發電。
氫能車在台發展?目前有哪些挑戰?
鏡頭回到台灣,今年陸續看到氫能版的巴士與轎車,像是國內新創彩碤新能源打造台灣首輛國產氫能巴士裸車原型車、和泰汽車宣布與國內工業氣體大廠聯華林德,以專案引進氫能電動車TOYOTA MIRAI,並展開試運行計畫。
為迎接氫能車,聯華林德規劃在台南樹谷園區完成示範加氫站建置,預計2024年初展開試運行。
不過,目前台灣尚缺乏氫能車的測試驗證場域,還在籌備建置中。因此像是彩碤的氫能巴士就需要到國外取得國際認證,車輛才能在國際通行。
此外,台灣的氫能載具多是透過國外採購日韓的純氫燃料電池,指使用純度達99.99%氫氣作為發電來源。
近年積極推動氫能、電動巴士的車王電子董事長蔡裕慶認為,現階段台灣拿純氫燃料電池安裝在車輛的意義不大,主要是很少人買得起氫能車,一輛氫能巴士約2千萬元;其次有氫氣取得的問題,目前趨勢是發展藍氫、綠氫,綠氫需要大量的再生能源,藍氫則要搭配碳捕捉技術,成本高昂;移動載具還牽涉到氫氣儲存、運輸與建置加氫站,需要時間建立起純氫發電生態系。
為解決棘手的氫氣來源問題,車王電子轉投資的新創氫豐綠能透過回收氫氣,再透過氫燃料電池進行混氫發電,可大幅降低燃料電池成本。
雖然氫能載具待克服的清單還很長,但面對淨零排放的未來,氫能車不排二氧化碳、副產物只有水,是最吸引人的優勢,促使各國政府到民間企業都對它寄予厚望。但若台灣要開始擁抱氫能車時代,政府相關配套勢必要盡快跟上。
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責任編輯:林美欣
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