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氫能股大熱!鋼鐵、半導體都需要它 「綠氫」是什麼?

澳洲積極能源轉型,目標成為綠氫生產與出口最大國。 (Shutterstock)
澳洲積極能源轉型,目標成為綠氫生產與出口最大國。 (Shutterstock)

【文/王慶剛;圖片/Shutterstock】

近2年,美歐中澳日等國紛紛公布綠氫發展戰略,比爾蓋茲也砸重金投資,氫能概念股大熱。綠氫究竟是什麼?為何是全球2050年達成淨零碳的最後一哩路?

在過去一年的股市熱潮中,有個和科技股同樣火熱,但比較少在台灣被討論的族群,就是「氫能概念股」。

其中最受投資人熱捧的一檔,是美國氫燃料電池製造商普拉格能源(Plug Power),在2020年股價飆升達9倍,令人眼睛一亮。

在創投界,比爾蓋茲專門投資應對氣候變遷新創技術的「突破能源風險投資基金」(Breakthrough Energy Ventures,BEV),在今年3月為以色列綠氫新創企業H2Pro完成了2200萬美元籌資,出資者包括香港首富李嘉誠、日本住友集團和韓國現代汽車。

除了資本市場,包括美、歐、中、日、韓在內的主要國家,以及全球最大石化、能源、材料、機電、汽車等跨國集團,都在最近1、2年競相推出綠氫發展計劃。

「綠氫」儼然成為2021年的關鍵字之一,突然受到關愛眼神。

零碳最後一哩路的希望

顧問公司麥肯錫估計,2021年,全球有超過30個國家公布綠氫發展藍圖,公共投資金額超過700億美元。

原來,綠氫具備當前主要綠能沒有的特性,被認為可以用來幫助重工業、大型運輸工具等最難減碳的行業,達成減排目標,完成全球在2050年達到淨零碳排的最後一哩路。

美國氣候變遷特使凱瑞(John Kerry)在剛剛結束的氣候變遷線上高峰會閉幕致詞中就形容,「綠氫很有機會成為我們的救贖。」

究竟什麼是「綠色氫氣」(Green Hydrogen)?

氫是地球上最豐富的元素之一,不但已經被廣泛運用在工業生產中,氫氣也可當燃料使用,透過化學作用發電,就是所謂的「氫燃料電池」(Fuel cell)。只是,現行製氫方式大量使用化石燃料,是骯髒的「灰氫」(Grey Hydrogen)。

目前大家看重的未來氫氣,是使用太陽能或風電等綠電,將水電解後產生的氫氣,所以被稱作「綠氫」。使用綠氫的氫燃料電池發電,就幾乎不排碳,副產品只有水。

支持者更強調,氫氣發電量穩定,而且能大量、長時間儲存,也容易運輸,可以彌補太陽能與風電發電不穩、不易儲存的缺點。

綠氫的這些特性,被各國政府、企業與投資人看好,可以成為排碳大戶如鋼鐵、水泥等重工業,以及貨車、工程車、船舶,甚至飛機等大型運輸工具的最佳減碳解決方案。

也因此,目前開發綠氫技術最積極的行業與國家,就是鋼鐵與汽車生產大國。

最「髒」的鋼鐵,也有機會綠化

歐洲鋼鐵巨頭、德國第二大鋼鐵集團薩爾斯吉特(Salzgitter)面對全球減碳壓力,在今年3月宣布引進綠氫生產技術,第一批「綠色鋼鐵」計劃在2022年底開始供貨,目標2050年實現集團95%脫碳。

由於煉鋼製程需要消耗大量煤炭等化石燃料與電力,可說是最「骯髒」行業之一,一個產業就佔了全球7%的碳排量。綠氫被視為既可替代煤炭,又可以穩定、大量供應綠電的鋼鐵業減碳最佳解決方案。

德國在去年頒布「國家氫能戰略」,重點放在重工業和運輸工具,目標2030年前完成氫能基礎建設,並開始大規模供應給煉鋼等重工業。

在瑞典,由全球知名大貨車品牌斯堪尼亞(Scania)領銜投資,去年才成立的煉鋼「新創企業」H2 Green Steel,將打造一座全新、世界第一個「無化石燃料」製程,運用北海的風能生產綠氫的綠色鋼鐵廠,計劃在2024年開始投產。

氫能巴士、卡車突破電動車罩門

在大型商用車領域,《華爾街日報》指出,因為鋰電池充電時間太長、重量太重,所以貨車、連結車與工程車等大型商用車一直很難電動化,是電動車普及到所有車種的技術罩門。

此時,燃料補充只要幾分鐘,又不會排碳的氫燃料電池,就被視為電動車突破這個罩門的最佳方案。

名列全球前5大車廠的日本豐田與韓國現代,就是看中綠氫在大型商用車市場的發展潛力,積極進攻氫燃料電池車市場。

現代汽車在201年發表「燃料電池車2030願景計劃」,將投資7.6兆韓圜(約1900億台幣),搶下未來全球商用車氫燃料電池系統25%的市佔率,去年又在中國廣州投資興建氫燃料電池工廠。

澳洲傾全國之力,轉型綠氫出口

這些化石燃料消費與高排碳大戶紛紛投入綠氫發展行列,加速減碳,對於一個經濟高度依賴出口化石燃料的國家來說,無疑敲響了生存的警鐘。

這個國家就是澳洲。

人口規模和台灣相當,只有2500萬人的澳洲,是全球第1大煤炭和第2大天然氣出口國,是澳洲重要的經濟命脈。但也因如此,加計這些化石燃料出口的碳排量,使澳洲成為全球第5大排碳國,人均碳排量甚至高居全球第3。

2015年巴黎氣候協訂後,國內外減碳壓力排山倒海而來,日本、韓國等澳洲最大化石燃料客戶,也在加速發展綠氫,取代化石燃料。

未雨綢繆的澳洲,為了保住出口能源這條經濟命脈,正在傾全國之力發展綠氫經濟,2019年公布「國家氫能戰略」(National Hydrogen Strategy),目標2030年從化石燃料出口大國,轉型為再生能源出口大國,包括日韓與台灣在內的亞太市場,就是主要的目標。

「日本是澳洲天然氣最大客戶,如果日本都說他們要用氫能,澳洲當然要改變自己的產品,」澳洲駐台辦事處副代表莫博仁(Brent More)說。

到去年底為止,澳洲各州共有56個氫能計劃正在進行或規劃中。

和其他積極發展綠氫的國家比較,澳洲的最大優勢,是已經有非常成熟的天然氣生產、出口產業鏈與基礎設施,未來改成出口氫氣,不需要花大錢從零開始。

澳洲正和日本測試氫氣出口的營運模式,一旦完成,就可迅速擴大規模。澳洲當然也沒有忽略它的第4大能礦市場與天然氣產業的主要投資者──台灣。

從2019年開始,澳洲駐台辦事處就積極與中鋼等台灣業者接觸,舉辦各種研討會,推銷澳洲的氫能投資計劃。

「當時提氫能,真的沒多少人聽過,」莫博仁回憶一開始和台灣業者接觸的經驗,「但現在台灣業者都已經了解氫能的重要性,相當有興趣。」

最大挑戰:生產成本高汽油2倍

澳洲另一個優勢,是已經有龐大的太陽能與風能等綠能發電量,預計到2030年,佔總發電量的比重就會從現在的27%增加到將近一半。

莫博仁指出,現在因為沒有足夠的廉價再生能源,所以還沒有任何國家能大規模生產綠氫。目前綠氫生產成本還太高,每公斤約5到7美元,高出汽油2倍左右,是推廣綠氫的最大挑戰。

但樂觀的支持者認為,隨著綠電成本持續降低、電解技術進步,這些問題未來不會再是障礙。

澳洲太陽能和風能的發電成本,因為規模化,在過去10年下降了7到8成,幫助氫燃料電池成本下降6成,預估到2030年就會具備成本競爭力,成為最有條件大量生產與出口綠氫的國家。

降低成本+擴大規模,綠氫競賽開打

比爾蓋茲投資的H2Pro,則是在技術上將水電解過程中浪費的電力從30%降到5%,大幅提升生產效率。

只要能降低成本,普華永道(PwC)旗下的顧問公司思略特(Strategy&)估計,綠氫產量就可以在2050年達到5.3億公噸,滿足全球18%的能源需求。美國銀行也估計,綠氫將幫助全球碳排放量減少1/3,並在未來30年創造超過11兆美元的基礎設施投資機會。

綠氫和氫燃料電池不會完全取代現有的綠電和鋰電池,而是形成互補,讓全球距離2050年淨零碳的目標,再更進一步。

3月初,美國氣候變遷特使凱瑞在一場國際能源會議上就形容,「綠氫的競賽,已經開打!」

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