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航空業脫碳第一步 英國推氫燃料飛機引擎

示意圖/ingimage
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【文/陳韻聿 (中央社駐倫敦記者)】

英國2021年8月發布氫能戰略,揭示至2030年的氫能發展目標,包括低碳氫能產能至2030年達到5GW;政府投入2億英鎊(約新台幣78.6億元)成立「淨零氫能基金」,從事早期共同投資;建立標準,包括推出低碳氫能認證制度。

當時英國主要利用以天然氣為基礎的「蒸汽甲烷重整」(SMR)產出氫能,對過程中產生的碳排放不進行捕捉和儲存,產出的氫能主要用於石化工業;以電解方式產出的氫能僅占一小部分,多用於地方性的交通運輸設施設備或實驗計畫,例如將氫能融入天然氣電力供應網。

藍氫、綠氫雙軌並行 目標2030年達5GW產能

英國政府在氫能戰略表示,預期到2030年以前,氫能產出方式仍將以「蒸汽甲烷重整」為主,但會結合碳捕捉程序,以及主要由可再生能源為電力來源的電解法。

戰略同時列舉其他產氫方式,包括預計在2020年代投入運用以及正在發展的低溫核電解、高溫核電解、生質能碳捕集與封存、熱化學水解、甲烷熱解。若評估準確、計畫進行順利,預計英國至2025年可確保約1GW氫能產能。

英國政府擬採取「雙軌」策略,同時支持電解產氫以及自「碳捕捉、利用和封存」(CCUS)過程產出的氫能。根據2021年發布的《氫能生產成本報告》,考量英國各項條件,CCUS甲烷重整是目前成本最低的產氫技術。不過,電解產氫的生產成本預計將隨時間下降,且可望在2025年達到接近CCUS甲烷重整產氫法的成本水準。

戰略並描述英國建立氫能產量的可能發展路徑。2020年代初期,第一批較具規模的產氫設施仍將是產能較小(20MW以下)的電解產氫站。它們可在較短時間內被部署,且生產過程和終端利用多將與工業設施或交通運輸節點密切相關。

2020 年代中期,產能較大(100MW以上)的電解產氫設施將逐步增加,且工業聚落可望出現第一個CCUS氫能生產設施。在這個階段,氫能生產商的客戶結構將朝多元化發展,客戶產業類別可望涵蓋交通運輸、工業、電力生產,甚至參與將氫能融入天然氣電力供應網以及用於供熱系統的計畫。

2020年代晚期,英國可望出現多個大型CCUS氫能生產設施(500MW以上),在整體能源供應系統的占比也將提高。

氫內燃引擎挖掘機亮相 助攻建築營造業減排

在氫能應用方面,英國近期已有成功案例或值得關注的試驗項目。

今年2月,英國交通部發布消息,英國出現全球第一座配備氫內燃引擎的挖掘裝載機(類似挖土機),且很快可見於各交通運輸幹道和工程營造據點。政府已核發相關特別許可,允許英國營建設備生產商JCB進行道路實測和實際應用。

英國政府指出,有鑑於建築營造產業的溫室氣體排放量占整體排放量的25%,相關業者追求減碳十分重要。至少對這個產業而言,氫內燃機可在降低碳排量扮演重要角色,因為考量產業特性,其他種類的潔淨能源可能不會是最切合實際需求或有效率的。

勞斯萊斯成功測試 綠氫飛機發動機有譜

此外,去年12月,英國發動機製造大廠勞斯萊斯(Rol ls Royce)在英格蘭南部索爾茲伯里平原測試100%使用氫燃料的小型飛機噴射引擎,結果堪稱成功,引擎在運作效率、性能展現、碳排放、燃燒等各項指標有優異表現。勞斯萊斯表示,這是氫能解決方案邁向商業化的重要進展。

勞斯萊斯的長期計畫是讓氫能成為主要動力來源,以利航空業永續發展。相較於電池,氫能燃料的優勢是每公斤能提供更多動力,且重量較輕,不至於對大型飛機造成過大負擔。

不過,正如英國廣播公司(BBC)報導,要完全實現氫能航行,仍有很長一段路要走。目前為止,成功的測試結果僅止於證明噴射引擎能在100%使用氫燃料的情況下正常運作,但飛機仍需維持低速運行。

此外,飛機本身也需重新設計。即便處於液態,與用於驅動同樣飛行距離的煤油相較,氫燃料占用的空間約為四倍之多。負責勞斯萊斯未來計畫和技術的主管紐比(Alan Newby)坦言,要全面將氫燃料投入航空業商用,需對飛機設計進行大幅調整,包括打造新的燃料箱、建立氫燃料注入系統。

另一個關鍵問題則是氫燃料來源,而這又牽涉到前述的氫能生產技術發展。(完)

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