中研院、台電合作研發「去碳燃氫發電機」 年底力拚興達電廠混氫發電

再生能源

邁向2050淨零排放,中央研究院與台灣電力公司今(14)日於樹林台電綜合研究所舉辦「去碳燃氫發電技術」發布會,此項技術首次跨出中研院實驗室,成功串接小型商用發電機組,為台灣立下邁向淨零碳排的重要里程碑。總統蔡英文、中研院院長廖俊智、經濟部長王美花、台電代理董事長曾文生等也到場與會見證。 

廖俊智致詞表示,之所以研發「去碳燃氫技術」,主要因在面對全球2050淨零排放的艱鉅目標,單單靠現在既有的再生能源技術遠遠不夠,「完全不可能達到」,而去碳燃氫提供了新的科技選項;中研院在兩年前提出此技術,並積極研發,本次和台電合作,證實此項技術能接軌既有發電系統,將研究與應用成功垂直整合。

中研院與台電攜手研發去碳燃氫技術,利用高溫裂解天然氣,並串聯商用小型發電機組。圖為示範模組。(攝影/李海琪)

在眾多新型技術中,廖俊智認為,適合台灣研發之新再生能源技術有五項:深層地熱、洋流發電、高效太陽能板、生質碳匯以及去碳燃氫,堪稱「淨零五支箭」。 

裂解天然氣「去碳化」,固態碳還可再利用 

廖俊智說明,去碳燃氫技術可裂解天然氣( CH4 ),去除其中的「碳」,變成固態的碳黑(carbon black),僅燃燒其中的氣態「氫」,因此可免除天然氣發電後,仍需面對的二氧化碳捕捉及儲存的問題,對臺灣及全球天然氣發電減碳有極大助益、逐步創造零碳電力。 

利用天然氣(即甲烷)高溫裂解出零碳氫與固態碳,將碳排放降至於零,固態碳還可用於工業材料,並可當成儲備能源,以應不時之需。(圖片來源/中研院提供) 

台電補充,去碳燃氫產製的氫氣可做為發電及工業使用,高品質碳黑則可用於精密、高產值化工業生產原物料,該技術相較既有天然氣蒸汽重組技術,產氫過程所需能量減少近40%,且不會產生二氧化碳。去碳燃氫技術過去主要用於工業碳原料產製,近年隨國際淨零排放趨勢,德、美、澳等國相繼試驗將其作為產氫來源之一,應用於發電領域。

成本投入較低、產出較高,天然氣進口仍是隱憂 

另外,去碳燃氫技術也符合經濟效益,中研院永續科學中心執行秘書陳于高說明,天然氣去碳產氫只需要電解水七分之一的能量,並且若以再生能源產生的電投入,將可達到3倍複利效果的零碳電的產出,讓零碳電效益以指數方式放大。 

去碳燃氫若投入1度綠電可發電3.6度,多獲得2.6度的零碳電。(圖片來源/中研院提供) 

除了上述優點,其他層面的成本也相對較低,陳于高表示,去碳燃氫即產即用、直接發電,在發電廠裝設去碳燃氫裝置即可,不需要氫氣運儲設施或大幅更動天然氣發電廠配置,可減少儲氫、運氫的問題與成本。 

廖俊智也補充,去碳燃氫也不須「一步到位」,可以藉由逐步提高去化燃氫的轉化率,進而提高減碳效率,「目前市面上還無法用純氫來做渦輪發電機,但將來2030年之後,這件事情會達成」。 

傳統天然氣需加碳捕捉、封存成本;但若是百分百的去碳燃氫,加售碳黑的話,將成為能賺錢的發電方式。(圖片來源/中研院提供) 

不過,去碳燃氫技術仍須以天然氣為原料,該項技術因減碳目的而減少燃氣發電量,想必臺灣未來要擴大天然氣使用的政策方向需要更加強化,例如增加更多的天然氣進口量、興建更多的天然氣接收站與儲存槽、管線等,因此廖俊智也在致詞結尾說道, 「去碳燃氫不能解決全部問題」,仍然需要全民、科學家一起努力,研發更加多元的技術。 

9月已成功混氫10%發電,目標年底興達電廠氫氣混燒 

台電表示,去碳燃氫技術過往因工程技術門檻較高,國際亦無商業化量產設備問世,此次與中研院合作,共同讓技術跨出實驗室,實質落地發出電力,更具減碳與經濟效益。 

台電進一步說,本次整合國內第1套65kW混氫型微氣渦輪發電系統,今年9月成功以混氫10%比例運轉發電,後續中研院將與國內氣體製造商擴展應用規模,目標年底前於興達電廠燃氣機組氫氣混燒,若未來在氫氣來源供應穩定、輸儲設施搭配完善,以氫氣替代5%天然氣估算,每年可減少超過7千噸碳排放量,未來更將視技術發展逐步提高混氫比例,進而推展至國內其餘電廠機組。

去碳燃氫機組串接65kw天然氣發電機組混氫10%發電。圖為去碳燃氫機組與天然氣發電機(圖片來源/中研院提供)

中研院表示,在全氫燃燒發電機尚未商化之前,若能利用現有燃氣發電機組進行混燒發電,即可為我國減碳工作邁出重要一步,中研院將積極推動科學研究與技術開發的垂直整合,與各界攜手合作,促成我國淨零碳排早日達標。 

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