新能源革命 「氫能引擎」怎駛向未來?

評論版 2020/08/11

分享:

全球暖化問題日益嚴峻,節能減碳已成為全球的重大課題。眼見新能源應用是未來的大趨勢,多個國家與汽車製造商近年積極推動「氫能車」發展,部分大型能源企業更瞄準氫能商機,斥資興建提取氫氣的基建和設施,冀在新能源市場中分一杯羹。究竟氫能有何好處、長遠是否有潛力取代傳統能源?

氫能車未來十年 可威脅電動車?

「氫能車」是「氫燃料電池車」(fuel-cell electric vehicle,FCEV)的簡稱。一般而言,氫能車內置燃料電池,透過氫氣和氧氣產生的化學作用製造電流,推動車輛行駛,而兩種氣體在化學過程中,產生的副產品只有氫和氧的複合物,即水份,對環境無害。在電池系統中,氧氣來自空氣,氫氣則被妥善壓縮及儲存在車內的氣缸,與燃油車相似,當存備的氫氣耗盡,氫氣可補充到氣缸。

《經濟學人》今年7月發表的分析文章指出,氫能車其中一項優勢在於氫燃料電池的能量密度較傳統鋰電池高,即較小的電池便足以推動汽車行駛相同距離的路程,而氫燃料電池可產生的能量,一般較傳統鋰電池高兩至五倍。文章又指,行駛距離較短的私家車,未必能夠凸顯氫能車的優勢;但行走距離較長的交通工具,例如貨車,使用氫能可減少停下補充燃料的次數,亦可降低興建補充燃料的設施數目。此外,氫能車補充燃料只需三至四分鐘,較電動車的數小時快捷。

氫能車雖不乏優點,但根據國際能源署(International Energy Agency,IEA)的數字,在2018年,全球只約有1.12萬輛氫能車在路上行駛,主要分布在美國和日本,遠遠少於為數約510萬輛的電動車,可見氫能車仍未算普及。其中一個關鍵原因,是氫能車價格偏高,「起跳價」達約6萬歐羅(約52.2萬港元),較傳統電動車高出近兩倍。

各地「氫能經濟」部署 韓推氫能車

挪威再生能源技術顧問公司電動車全球業務部主管Jeremy Parkes今年初接受傳媒訪問時表示,氫能車的價格及其運行成本均高於傳統電動車,而新技術只能在生產水平有所提高時,成本才能下降。他舉例,根據過往電動車電池的發展,每當產量增加一倍,成本便降低19%。在同一則報道,英國汽車零件供應商GSF Car Parts電子商務經理Mark Barclay亦指出,亞洲和歐洲多個汽車品牌已開始涉足氫能車市場,認為當整個汽車業適應這種新技術,相關成本便能下降,並相信氫能車在未來十年或對傳統電動車造成威脅,甚至取代傳統電動車,奉勸業界為此趨勢做好準備。

事實上,近年不少國家和企業已有部署,研究擴大氫能的應用範圍。南韓於去年1月發表的「氫能經濟路綫圖」(Hydrogen Economy Roadmap)中訂下目標,於2040年把全國的氫能巴士數目增加至4.1萬輛、生產620萬輛氫能車、在全國增設至少1,200個氫燃料站,以及出產容量達15吉瓦的氫電池。

在日本,自2011年發生福島核災後,該國已關閉所有核反應爐,同時因地少山多、人煙稠密,難以大規模發展再生能源發電,故有意大力發展氫能。其中於2018年開業、東急酒店旗下的川崎國王天際東急REI酒店,便以氫燃料電池能為房間提供電力和熱水,成為全球首間部分由氫氣供電的酒店。此外,日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO)亦與多間企業聯手,成功單靠氫氣發電,為某市區範圍供應熱力和電力,為全球首次。

電解釋二氧化碳 企業研埋海床

不過,外界對氫能不無質疑。雖然氫能發電只排出水份,但在提取氫氣的過程中會釋出二氧化碳,並非全然潔淨的能源。這是由於氫氣並非一次燃料(primary energy即天然能源),不能在大自然中找到,需透過蒸氣重整或水電解等過程產生。

蒸氣重整是利用高溫燃燒天然氣,再加大氣壓及加入催化劑,繼而產出氫氣。現時全球每年生產的7,000萬噸氫氣,幾乎全數均透過蒸氣重整獲取,但此技術每生產1噸氫氣,便釋放7噸二氧化碳,被稱為「灰氫氣」。

至於水電解的原理是利用電流,把水轉換成氣態氫和氧,而過程中所釋出的二氧化碳量,則取決於選用哪種能源發電。如果利用再生能源等發電,由於較環保,故被稱為「綠氫氣」。但根據熱力學的定律,在水電解過程中輸入的電能,必然多於氫氣可輸出的能量,被視為欠缺效率,因此技術未被廣泛使用。

面對上述難題,有企業選擇第三條路。挪威能源企業Equinor計劃在英國北部興建氫氣工廠,生產的氫氣會輸送至化學工廠及發電廠,而過程中釋出的二氧化碳將輸送至岸邊,埋在海床下。業界對利用儲存技術,把氫氣製造過程中排出的二氧化碳,安全地埋藏,稱之為「藍氫氣」。

新能源競爭激烈 需求減挑戰增

提取氫氣需大量技術及設施,為普及帶來挑戰。同時,其他與新能源相關的技術也急速發展,形成競爭。

例如為了解決再生能源產電後只能短暫儲電的問題,Google旗下一間初創公司正研發「馬爾他技術」,把電能轉換成「熱能」及「冷能」兩種儲能形態。而更擺在眼前的是,煤、石油、天然氣等傳統能源2018年佔全球總能源消耗87%,其競爭優勢依然明顯,氫能要搶佔市場,絕非一朝一夕的事。

再者,新冠疫情來襲,能源需求大降,國際油價暴跌,價格甚至低於開採頁岩油的成本,導致相關企業無盈利可言。由於美國頁岩油產業佔全國生產總值增長近10%,所以頁岩油企業倒閉,將對國家經濟構成深遠的影響。假如某國家及企業「落重注」發展氫能,但將來能源需求銳減,屆時氫能會否變成「頁岩油翻版」,都是業界要考慮的問題。

回到香港,當局於2018年初推出「一換一」計劃,讓拆毁及取消擁有「符合條件的舊私家車」登記後,再為一輛新電動私家車作首次登記的車主,可獲較高的首次登記稅寬減,上限為25萬元。此外,當局亦打算預留8,000萬元推行「電動公共小巴試驗計劃」。

雖然政府落實不少措施,但一直被批評充電設施不足,有礙電動車普及。另外,有見多個國家已相繼調撥資源發展氫能車,前天文台台長林超英曾撰文表示,本港在氫能方面遲遲不見起步,恐怕搭不上綠色氫氣時代的順風車,更失掉參與亞洲氫氣新經濟建設的機會。

氫能在未來能否普及,仍有待觀察,本港若想在相關領域參與其中,必須先了解能源市場的大趨勢,審視如何投放資源在研發及推動使用之上。

眼見新能源應用是未來的大趨勢,多個國家與汽車製造商近年積極推動「氫能車」發展。圖為廣州車展上的氫能汽車。(中新社資料圖片)

欄名 : GREEN FORUM

機構 : 智經研究中心

緊貼財經時事新聞分析,讚好hket Facebook 專版