【專欄】全球沸騰現轉機----交通運輸領域積極發展零碳燃料運具

文/張泉湧(曾任飛航總臺主任氣象員、民航局組長、大學兼任副教授)
壹、全球進入沸騰時代，極端天氣災難不斷加劇，交通運輸減排刻不容緩
世界氣象組織在2023年7月11日公布氣候研究結果，指地球不論陸地或海洋的氣溫都不斷打破記錄；歐盟「哥白尼氣候變化服務」氣候監測機構證實，2023年7月是有記錄以來地球上最熱的一個月，全球均溫為16.95℃，首度有7月比工業時代前（1850～1990年）的均溫高出1.5℃，聯合國秘書長古特瑞斯（Antonio Guterres）表示：「我們現在正在見證的情況，顯示氣候變遷已經失控，可能為生態系統和環境帶來毀滅性影響」。8月8日美國100年來最嚴重災情的夏威夷茂宜島大火，至少114人罹難，超過850人下落不明。2023年8月22日義大利當局以古羅馬暴君尼祿(Nero)命名熱浪，連續至少5天，許多地方創下38℃高溫。熱浪席捲全球，導致世界各國不斷被極端高溫籠罩，乾旱、野火、風暴及洪泛等氣候災難隨時隨地發生。聯合國業於2023年7月27日宣告全球暖化結束，開始步入全球沸騰（global boiling）時代。人類不當生活模式，不斷排放溫氣體是主要元凶。
2021年聯合國氣候變遷峰會(COP 26)呼籲，各國應於2050年前將溫室氣體排放量達到淨零，方可將全球升溫控制在1.5℃以內。然而，全球的碳排放量要從一年590億公噸降至淨零，必須從5大排放源，即：交通運輸業、能源業、農業、自然界以及工業等著手，採取更具體減緩氣候變遷行動，其中第一項目標就是交通電氣化，致力於降低主要來自排氣管的80億公噸排放量。要達成這個目標，全球必須在2050年前把汽油與柴油引擎車全面換成零排放的轎車、卡車與巴士等，截至2021年1月，全球已有將近1,000萬輛電動車在路上行駛。
根據國際能源總署（IEA）發布的《2021年全球能源回顧》報告，2021年全球與能源相關的二氧化碳排放量增加6%，達到363億噸的歷史新高；全世界至2030年，將投入7,100億美元於永續復甦相關的措施，其中美國、法國、澳洲及日本等已開發國家著重於提升能源效率的技術，開發中國家如中國、印度則著重於低碳電力開發、電動汽車及充電基礎設施等。根據比爾蓋茲發表《如何避免氣候災難》一書，交通運輸占世界排碳量16%，因此世界各國紛紛尋找能達成減碳目標，又能維持交通效率與品質的解決方案。

全球1990～2021年能源耗用和工業碳排放，自疫情後呈現反彈並持續攀升。(圖/IEA 2021報告)

貳、COP 26會議達成2050淨零碳排共識，氫能成為零碳交通運輸重要關鍵之一
2021年聯合國氣候變遷大會(COP26)「格拉斯哥氣候協定」，達成2050淨零排放共識，美、加、澳、英、歐、日及韓等國承諾2050年實現淨零排放，中國、俄羅斯等國承諾2060年，印度則承諾2070年實現。2022年12月國際能源總署（IEA）指出，2025年全球再生能源發電將取代燃煤發電，成為全球最主要的電力來源。依據IEA《再生能源2022》報告，俄烏戰爭引爆能源危機，預期全球電力結構加速轉變，許多國家轉向更重視再生能源發展，預計在2025年取代煤炭，成為全球最大電力來源。
COP26超過40國家簽署同意優先針對鋼鐵、道路運輸、農業、氫能和電力等5大行業，協調和制定全球標準和政策；比爾蓋茲與歐盟委員會、歐洲投資銀行，目標共同籌集10億美元，提供氫能、航空、能源儲存和碳補獲等創新科技發展融資，如何緩解全球沸騰加劇與氣候災難，零碳交通運輸成為各國關注議題之一。綠氫潔淨能源，從取之不盡的水資源中分解氫，透過能量轉換提供電力並生成水，如此周而復始，可提供人類永續的資源循環，全球許多商船公司已開發能為重工業輸送氫氣的新一代船舶，如韓國運輸船公司與海洋工程公司，為了克服超低溫挑戰與鋼鐵製造商合作，開發高強度的鋼和新焊接技術；另如挪威航運公司Wilhelmsen與其他公司合作，建造一艘氫燃料運輸船，預計在2024年上半年投入作業。目前許多國家使用氫能在交通運輸各個領域都呈現快速發展景象，包括電動車、重型機具、電動船及電動飛機等，因此氫能已在交通運輸領域倍受國際重視。
参、企業承諾在2025年前成立6條綠色航線，日本建造成功運輸氫氣船
2021年11月聯合國COP26大會上，200家企業承諾在2030年前實現零碳船舶和燃料的規模化和商業化，另有22國簽署克萊德班克宣言，計劃在2025年前成立6條綠色航線，航行在此航線的船隻須使用低碳或零碳燃料，路線將橫跨亞洲到美國、沙烏地阿拉伯到中國與印度，並希望2030年後增加航線。綠色航線是指在兩座及兩座以上港口之間建立零排碳航線，因此各港口需要籌建更多的替代燃料和充電設施，海事企業則需加速研發零排碳船舶。
早在1970年美國德州農工大學教授博克里斯，即已在通用汽車技術中心的一場演講中，提出氫經濟，設想未來以氫氣取代石油，成為全球經濟的主要能源。近年如美國、歐盟、日本和中國都積極發展氫綠色燃料；許多商船公司業已著手開發能為重工業輸送氫氣的新一代船舶。2021年日本川崎重工業成功建造全球第一艘運輸氫氣船Suiso Frontier號，並於2021年12月24日從日本神戶出發，於2022年1月20日抵達澳洲斯汀港，裝載澳洲以拉特普谷的褐煤生產之氫氣，成功運回日本；川崎重工更接著進行開發氫運輸量達到目前128倍的新一代液態氫運輸船。氫氣已被視為脫碳化的理想途徑之一，也是實現2050年淨零排碳目標的關鍵，日本計劃到2030年時，每年使用300萬公噸氫能，主要用於發電和汽車動力。Suiso Frontier號成功完成首航，是全球液態氫航運的開端，同時澳洲也被認為將成全球氫燃料的主要出口國。
2022年11月新加坡海事及港務管理局、洛杉磯港及長灘港等，討論在新加坡及聖佩德羅灣港口，建立綠色及數位航運走廊，即支持聯合國2022年COP27世界領導人峰會期間所發起的挑戰，以激發全球綠色行動，支持全球最繁忙的太平洋走廊運輸航線，以及落實國際海事組織推動脫碳及數位化轉型而努力，並開發綠色燃料來源，除減少溫室氣體排放外，綠色及數位航運走廊主要在促進對綠色基礎設施的投資，包含與港口及航運需求相關的零碳能源樞紐，2022年綠色走廊成為核心議題，可望促進航運業向替代燃料及全面脫碳進行；連接歐洲內部港口或與亞洲及美洲的一些綠色走廊也都在醞釀中。
2023年7月11日長榮海運代子公司Evergreen Marine公告，將斥資1,352～1,577.5億元，購入24艘1.6萬TEU（20呎櫃）甲醇雙燃料貨櫃輪，準備進行船舶汰舊換新。甲醇是液態燃料，原料來源廣泛、生產技術成熟及方便儲運等，可沿用原來的汽柴油等液體燃料的儲運方式；甲醇因具有環保低排碳的特性，替代燃煤或柴、汽燃油，可減少排碳逾50%，效益十分顯著。

2021年日本川崎重工建造的全球首艘液化氫運輸船「SUISO FRONTIER」號。(圖/國際船舶網 )

肆、全球電動汽車與機車發展銳不可擋，並已躍升為主流
2021年11月聯合國COP26大會，包括福特、通用、賓士及富豪等汽車在內的11家汽車製造商，承諾在2035年前，主要市場全部銷售零碳新車。我國裕隆日產於2019年9月發表2代Leaf，也是目前行銷全球並邁入2代的純電車款。Leaf續航力為317公里，充電至80%僅需40分鐘。全球電動車發展銳不可擋，世界各車廠也積極導入我國，於2022年底已累計有28款純電動車，並有將近5,000輛純電動新車掛牌，與2021年同期僅約2,700輛相較，幾乎翻倍成長。2022年美國電動車銷量達99.4萬輛，較2021年同期成長60%，2022年12月單月銷量首度突破10萬輛。2023年7月份歐洲電動車銷量較2022年同期增加60.6%，各廠牌的電動車占有率皆明顯增長。
全球電動機車市場方面，自2017年開始，每年維持20%以上成長率，主要市場為亞洲占比超過80%，其次為歐洲8%。我國人習慣以機車代步，截至2022年6月，電動機車登記數量約58.3萬輛，約12%市占率。依國家發展委員會「2050淨零碳排路徑」規劃，預計我國在2030年達成市售電動機車占比35%，並於2040年包括新售小客車一同全面電動化。
2023年印度人口升為全球第一大國，也是全球最大機車市場之一，僅2022年一年即賣出逾1,500萬輛，每個月電動車的銷售量比2020年暴增75倍，顯示印度正經歷一場綠色革命，轉型改用電動車，而轉型的領頭羊是小型交通工具，如機車、重機及電動人力車等。2023年6月印度馬哈拉施特拉邦與Gogoro簽訂合作，包含製造智慧電動機車與智慧電池、佈建電池交換站以及自2023年底開始建設便利的能源基礎設施，第一階段投資規畫為期8年，投入超過5億美元製造智慧電池以及透過10億美元建設電池交換基礎設施，應用於智慧城市規劃、儲能站點與系統、智慧電動機車及分散式儲能等領域。
伍、航空領域積極研發全電動或氫燃料電池飛機
航空業是化石燃料使用最兇的產業之一，透過氫燃料電池技術，或許能改變現況，但氫能並非唯一選項，包括創新電池技術，和已經在使用的生物燃料，都能減少飛機的碳排放。無論如何，這些企業正在進行中的測試，很可能會決定人類下一個10年的天空新樣貌。2021年2月飛行計程車（Air Taxis）的新創公司，從電動車擴展至飛行車領域，全電動飛行計程車可容納4名乘客，時速高達200 mph，可飛行逾150英哩的範圍，已進行1,000多次成功試飛。另一航空新創公司Archer Aviation，於2021年6月推出新型電動飛機Maker，未來將打造空中小黃機隊，Uber air也計畫在2023年前推出名為Uber Elevate的空中計程車服務。以色列新創Eviation全電動飛機愛麗絲(Alice)，全長僅約12公尺，飛航高度約1,066公尺、最高時速為275公里，充電30分鐘即可飛行815公里，最多可搭乘9人，2022年9月從美國華盛頓州格蘭特郡國際機場起飛測試飛行8分鐘後成功降落，它將利用於短程通勤和貨運等業務。
2023年6月19～25日巴黎航空展中，可以看到從新創公司到跨國巨頭，都在研發氫燃料電池的可行性。法國新創公司Beyond Aero，運用氣態氫儲存，搭配電池與電動馬達的混合動力，起飛最大重量低於8.5噸，座位數在4～8人，續航力達約1,480公里，可以滿足80%的商務飛行需求，預期在2030年進入商業化。英美合資的新創公司 ZeroAvia 則在研發油電版的飛機，首先將19人座的老飛機Dornier228改裝，將其中一具引擎，改為600 kW的氫燃料電池引擎，使飛機的排碳量降低90%，改裝後的 Dornier 228續航力約550公里，比常規版少了將近一半。改裝後的飛機則多了一個好處，當單邊的引擎必須關閉時，另一邊仍然可以提供動力，而且動力來源完全不同，因而增加安全性。ZeroAvia已完成10趟試飛，在2023年7月的測試中，飛機可達到5,000呎高度，進行全程23分鐘的飛行，預計在2025年進行第一次商務飛行。航空業巨頭之一，Airbus則正在測試將一架A380飛機，改造成氫燃料電池，提供100人乘坐的飛機，使用液態氫儲存供給使用外掛的燃料電池引擎，預計2026年進行試飛。

Uber Air 國際電動航空飛行車將在美國成為交通運輸工具。(圖/Uber Air eVTOL)

陸、結論
2021年聯合國氣候變遷峰會呼籲，各國應於2050年前將溫室氣體排放量達到淨零，方可將全球升溫控制在1.5℃以內。為達成此目標須從5大排放源，即：交通運輸業、能源業、農業、自然界以及工業等著手，並採取具體減緩氣候變遷行動，其中第一項目標就是交通電氣化，亦即全球必須在2050年前把汽油與柴油引擎車全面換成零排放。IEA 2022年全球氫能回顧報告統計至2022年底已有26個國家規劃或宣示發展氫能策略，並稱各國應從宣示性政策轉為實際應用，才能加速低碳氫的發展腳步、大量創造應用需求，尤其是重工業、重型車輛與船運等領域。我國2022年公布的「2050淨零排放路徑」裡，氫能亦被列入「十二項關鍵策略」之一。交通運輸業尤其航空業是化石燃料使用最兇的產業之一，勢必加緊研發全電動或氫燃料電池飛機，可以預測交通運輸未來將全面向低碳經濟轉型，有利於減緩全球氣候沸騰時代的壓力。