氫能的可行性
        全球暖化現象正困擾著全世界,科學家紛紛研究石化能源的替代品。目前主要目標就是減少化石燃料的使用,及可以降低溫室氣體的排放,接著就是找到他種能源供應來取代汽油。氫能源指的是以氫氣為能源的動力或媒介物的能源應用。目的在解決逐漸枯竭的石油儲存量、逐漸惡化的地球生態破壞及緩和溫室效應的影響,以及擺脫少數產油國家的政治與經濟勒索,終極的目標在尋求永續的能源供應。

        石油的最大宗消耗是驅動機動車輛,而氫能未來的使用也以此為研發目標。燃料驅動車輛的方式有兩種,汽車以燃燒方式帶動內燃機,電動車則由燃料電池放電,以電力帶動馬達。氫在重量上有很高的能量密度(energy density),在轉換效率上來說都比目前的汽油引擎來的好,利用在交通運輸上不排放污染物質也不排放溫室氣體,反應之後只排放水,可以說是對環境零污染。



        在製造面來說,如果能夠在碳的捕捉或隔離達到最佳化程序,那麼氫能或許是個可行的能源。

以永續的觀點來討論,「氫經濟」應當包含三個基礎,其一是能源生產的氫化,其二是為氫氣特質打造的能源輸配體系,其三則是運用氫能的普及裝備。就能源生產來說,目前絕大多數的石油公司,對於生產氫能這件事仍然非常陌生,所提出來的方案也非常有限,而且多半是用天然氣/甲烷提煉氫氣的方法。

        而化工產業採用的高壓電解製氫,其實也需要消耗大量的電力,這些電力如果最後是從燃燒化石燃料取得,還是達不到所謂的「Well to Wheel」零排放目標,甚至還可能因為能源之間的轉換造成效率低落。因此就目前而言,除非有突破性的進展策略,否則光是生產氫能,就顯然還有一段路要走。氫氣是世上最小的原子,要如何將大量的氫氣儲存使用是一大關鍵,尤其是要如何將氫氣供應給路上行走的汽車使用,及如何將生產的氫氣儲存與運輸至消費地點。



        就目前為止,永續的觀點包括能源效率、經濟性、風險性、能源平衡,就目前為止只有效率方面比化石燃料好,其餘方面似乎沒有很好的突破。

他種可行替代能源
        目前替代燃料主要有兩大類:第一類是煤基替代液體燃料,按照生產方法不同,它又分為兩大種:一種是甲醇和二甲醚,另一種是煤變油;第二類是生物質液體燃料,主要是乙醇和生質柴油等。

        作為一種傳統的化工原料,甲醇在我國化工行業中一直扮演著重要的角色。隨著油價的強勢上漲和甲醇應用領域的不斷拓展,甲醇及其衍生品作為替代能源的應用也越來越得到人們的重視。由於目前80%以上的甲醇來源於煤炭轉化,僅目前探明的儲量就可以至少開採一百年,充足的煤炭供應是甲醇經濟長久發展的保障。

        化工應用只是甲醇經濟的一小部分,而甲醇作為替代燃料近年的發展尤為迅猛,源於甲醇的替代燃料主要包括甲醇摻混汽油、二甲醚、甲醇制汽油和燃料電池。從技術和經濟上來看,甲醇經濟完全可以作為石油經濟的一個重要補充。當前,國際油價幾乎接近100美元/桶,在此情況下,大力發展以煤為基礎的甲醇產業,拓展甲醇下游產品替代石油的應用領域,更加具有戰略意義。

        而就生質燃料方面,如果要推廣全國使用的話,勢必在耕地上的栽種面積會擴大,就之前討論過的農業耕種問題,反而會造成更大潛力的溫室效應,而如果單單只是利用有機廢棄物來製造生質燃料,比較難以滿足生產需要,另一重點就壓低生產成本,就目前經濟面上還未能符合效益。

比較


        以重量來比較,氫所含的能量是汽油的三倍,但氫的儲存方式目前還沒辦法像傳統液態燃料那樣簡單緊密。現今挑戰性最大的技術問題,是如何有效地將氫安全儲存於車內,以便為汽車駕駛人提供所需的行駛距離和性能,儲存裝置的氫容納量必須足以達到目前可接受的480公里最低行駛距離需求,而且燃料槽的體積還不能影響乘客或行李空間。儲存槽必須以需要的流速釋放氫,以便在高速公路上加速,並在實際溫度下能良好運作;它還必須能在數分鐘內加滿或充電完畢,而且價格必須有競爭力。但目前的氫儲存技術距離上述目標,都還相當遙遠。

        相較於氫能,甲醇的發展可行性似乎比氫能好,但是甲醇雖然是很好的替代能源,但其推進也不易,各部門所研究能源不一,也包括來自石油部門的阻力,短期內要開發的話,政府還需制定相關的配套措施,在推動方面或許會是一二年或只二三十年之後的討論議題了。  

        永續能源發展的概念乃承續「永續發展」概念,強調能源效率的提昇,並以此為途徑,提高整體經濟效率,並降低與能源相關的環境成本,使經濟發展不致危害環境,以及後世子孫享有同等發展的機會。

        所謂「氫經濟」的概念,是希望透過氫能的利用,達到零排放的目標,雖然我國目前邁向氫經濟之路還有段距離,但是冰島已經宣示在2030年以前,開發成非碳能源的「氫經濟世界」。目前商業製程及積極開發中的製程大如下。其中以蒸汽重組製程最為重要,所用的原料以天然氣及甲醇為主。這是目前氫氣師產製程中耗能最低,最可靠而成本最低的製程。

        另一發展可行性為「甲醇經濟」的概念,作為一種傳統的化工原料,甲醇在我國化工行業中一直扮演著重要的角色,其應用範圍廣泛,又是製氫的方法之一,發展以煤為基礎的甲醇產業,拓展甲醇下游產品替代石油的應用領域,經濟效益頗大。

        就目前所討論的氫經濟和甲醇經濟,就目前的技術層面上來說,雖然還不能完全擺脫化石燃料,但是其生產來源都不是來自石油,而是來自另外兩種蘊藏相對豐富的天然氣含煤礦,就目前的替代石油性來說是可行的,發展技術也有一定的基礎,對於短期紓解石油危機是有幫助的。

        接著需要長期研究的重點就是上述兩經濟概念能夠不依賴化石燃料,並且能夠發展出普及化和具有經濟性的能源,將是未來的重要課題。可以預見的可能是,未來的能源不只是單單的氫能,應該是多種能源使用的模式!
參考資料 (References):

[1] 經濟部能源局,能源報導
http://www.tier.org.tw/energymonthly/
[2] 科學人雜誌,加滿氫再上路,2007年5月號
http://sa.ylib.com/read/readshow.asp?FDocNo=1011&DocNo=1600.
[3] http://big5.mofcom.gov.cn/gate/big5/cif.mofcom.gov.cn/cif/html/hangye/hg/scps/2007/11/1194916779338.html
[4] 迎接氫能的來臨
http://www.ntut.edu.tw/~wwwmse/seminar_2_1.doc
[5] 替代燃料與再生能源
http://nr.stpi.org.tw/ejournal/Nscm/9205/9205-09.pdf

arrow
arrow
    全站熱搜

    bonddealer 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()