氫的魅力在於不管是用來燃燒加熱、或是在燃料電池(fuel cell)中與空氣反應發電,唯一的副產品只有水,不會產生溫室氣體或其他物質。所謂的「氫經濟」(hydrogen economy),指的就是以氫作為低碳能源來源的願景,用來取代如作為運輸燃料的石油,或作為加熱燃料替代天然氣。
然而,氫並不是以元素的方式存在地球上,必須從天然氣、生質能、酒精或水等化合物中加以製造出來。每種方式都會需要使用能源來提煉純氫。而使用氫對氣候變遷的影響,則取決於製造氫的過程中消耗能源產生的碳足跡。
燃料電池、氫氣車
最具潛力的氫氣用途,是用把氫氣轉換為電力的燃料電池,驅動電動汽車或電動巴士。儘管內燃引擎一樣可以使用氫氣燃料,但燃料電池之所以吸引人,是因為它比內燃引擎更有效率。
目前最普遍的氫氣來源是天然氣。以此估算,一般燃料電池車行駛一公里會產生70到80公克的二氧化碳,排碳相當於現代油電混合車或以今日英國電網充電的電動車。
若使用低碳能源製造氫氣,例如再生能源、核能或碳捕捉及封存技術(CCS),甚至可將這些碳排放減低至零。缺點是在此狀況下,燃料電池產生的電只有原先製造氫氣所消耗電力的一半左右,其餘都以熱能形式散失了。
近幾年電動車比氫氣車更受重視,一部分因為發電效率較低,另一部份也因為對氫燃料電池車的上市仍多有顧慮。儘管如此,氫氣車依然保有許多重要優勢。例如氫氣車可以在短短數分鐘內快速充足燃料,單趟即可行駛數百公里。因此,究竟孰優孰劣,取決於每種情況下的最終成本、減碳潛力和使用者的需求。
氫氣:用途廣泛 成低碳推手
除交通運輸外,氫氣也可儲存間歇性再生能源,例如當風力正強,電力需求卻不高時。在這種情況下,氫氣可說是一種大型電池或儲存系統的替代方案。另一種可能用途,是以純氫氣或與天然氣混用,作為家用或建築的暖氣燃料。
正是這樣的彈性,讓氫氣在未來低碳能源系統中充滿實用潛力。氫氣不僅可以從多種來源取得,還有各式各樣的用途,例如作為動力來源、低碳汽車的燃料、或應用在化學工業與低碳暖氣裝置。除此之外,氫早已被廣泛地使用在化學工業中,業界對氫氣的大規模製造、加工和物流已駕輕就熟。基於上述各項原因,許多專家將氫氣視為達成低成本、低碳能源體系的關鍵推手。
儘管氫氣可以幫助能源系統減碳,但具體找出使用氫氣的最佳時機和場合也很重要。因此,將氫氣放入整體經濟的框架中(hydrogen in the economy)思考,可能會是比較好的選擇,而不是另創一個「氫經濟(a hydrogen economy)」。
【參考資料】
- 英國衛報(2012年10月11日),What's the 'hydrogen economy'?