【2025科技微趨勢】企業增強競爭力,關鍵為何在綠氫?揭密未來能源變局

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氣候危機趨於迫切,2050年達到淨零排放(Net Zero)成為全球氣候行動的共識。

歐盟率先於2021年7月公布碳邊境調整機制(Carbon Border Adjustment Mechanism,CBAM),將對高碳排的進口產品課稅,預計2026年實施,顯示碳排放成本未來將反映在企業的財務報表上。

台灣環保署也已著手修定《氣候變遷因應法》,擬向年碳排逾2.5萬公噸的大戶課徵碳費,最快2023年實施。

從減碳到零碳,企業大致上採取以下措施因應:改善產品製程,提升再生能源使用比例;朝向低污染、低碳排的綠色商業模式轉型;以及採購綠電等。與此同時,各種低碳發電、能源管理技術也隨之興起。

綠色經濟  綠電  再生能源 圖/the conversation
綠色經濟 綠電 再生能源 圖/the conversation

資誠聯合會計師事務所暨聯盟事業副執行長劉鏡清指出,「現在台灣是T-REC(再生能源憑證)交易,I-REC交易很快會形成。」他進一步解釋,T是Taiwan台灣,I是International國際,為達成百分百使用綠電的終極目標,目前企業除了在台灣採購綠電外,為滿足產業的需求,未來可能需要購買國外的綠電。

除了綠電可以自由交易之外,2025年台灣也有機會進入更多元的電力自由買賣。聯齊科技創辦人暨執行長顏哲淵表示,政府有意研擬電動車專用的電費費率,引導電動車在用電的離峰時段充電,未來車主說不定會利用「低電價時段充電」,在「高電價時段賣電」。

紙本_3個關鍵數字 看台灣 綠電市場需求 圖/數位時代整理
紙本_3個關鍵數字 看台灣 綠電市場需求 圖/數位時代整理

【2025能源環境微趨勢】

1.綠氫取代化石燃料,歐美日韓全力發展

從工業到交通、供暖的電力,都需要用到「氫氣」,但目前製氫的主流方式是使用甲烷、石油等化石燃料,會產生大量碳排,由此取得的氫氣也被稱為「灰氫」。為此,歐美日韓各國已著手研究,如何以再生能源取代化石燃料,電解水後製成氫氣,讓灰氫轉為「綠氫」。

在歐洲,已有奧地利實驗綠氫巴士、荷蘭推綠氫垃圾車,法國是綠氫渡輪,各種交通應用百花齊放。日本豐田(Toyota)汽車開發的第二代氫燃料電池車款Mirai(下圖),加滿氣僅需10分鐘,續航力可達850公里。

日本豐田_第二代氫燃料電池車_綠能環保 圖/豐田
日本豐田_第二代氫燃料電池車_綠能環保 圖/豐田

資誠聯合會計師事務所暨聯盟事業副執行長劉鏡清指出,綠氫的發展速度會快於預期,可望於2030年達到頂峰,屆時將對電動車產生較大衝擊。氫能除了生產過程較環保之外,還可用於「儲能」。例如風力或太陽能產生的多餘再生能源電力,可透過電解水所產生的氫氣儲存起來,提供氫燃料電池發電。

2.浮動式離岸風機,下階段風電推動重點

丹麥在1991年完成世界首座離岸風場後,歐洲廠商累積了豐富的建置風場的技術與經驗。不過過去30年來,近岸(離岸20公里內)的離岸風場開發已日漸飽和,因此,開發位置延伸離岸20~30公里、水深逾50公尺的浮動式離岸風機(Floating Offshore Wind Turbine,FOWT,上圖)技術成為焦點,各國也列入發展目標。

像是韓國規畫在2030年前投入36兆韓圜(約新台幣8335萬元),在工業大城蔚山興建6GW浮動式離岸風機;澳洲去年底宣布的3個離岸風電計畫中,其中2座就是採浮動式。

紙本_浮動式離岸風機 圖/數位時代整理
紙本_浮動式離岸風機 圖/數位時代整理

3.「人造太陽」終極能源!核融合發電大邁進

有「人造太陽」之稱的核融合發電,與傳統的核能發電相比,放射性污染少,且不會有碳排放。

不過,想達成核融合發電,反應爐的核心溫度要超過攝氏1億度,比太陽核心(1500萬度)還熱上6倍,維持高溫的時間長度更是技術關鍵。2021年12月,位於中國合肥物質科學研究院的「全超導托卡馬克核融合實驗裝置」(下圖,簡稱EAST),順利運行1056秒,將技術推進一大步。

人造太陽_綠能環保 圖/達志路透
人造太陽_綠能環保 圖/達志路透

4.比爾蓋茲、Google都看好的地熱發電

相較於風能、太陽能會取決於天候的變化,而產生間歇性發電的問題,儲存在地底的地熱(下圖),不但24小時都能發電,過程中也不會排碳,深具發展潛力。

美國地熱開發新創Fervo Energy已於2021年4月底獲得比爾蓋茲(Bill Gates)創立的「突破能源風險投資基金」投資;5月,Fervo也與Google合作,計畫開發下一代地熱能源(geothermal power)的專案,利用人工智慧與機器學習,更有效運用地熱,供電給Google設在內華達州的資料中心。

地熱發電_綠能環保 圖/Shutterstock
地熱發電_綠能環保 圖/Shutterstock

5.鈣鈦礦太陽能電池,能源效率比矽高

台灣土地面積小、屋頂少,可安裝的太陽能板數量有限;加上目前主流的太陽能板材料為矽,能源轉換效率極限是20%,更使得太陽能發電前景受到局限。

陽光伏特家共同創辦人馮嘯儒說,由麻省理工學院(MIT)研發的鈣鈦礦(Perovskite)技術,具有製程低溫、材料輕薄等優點,最重要的是能源轉換效率突破25%,可望加速鈣鈦礦太陽能電池(Perovskite solar cell, PSC,下圖)商業化腳步。

鈣鈦礦太陽能電池_綠能環保 圖/Shutterstock
鈣鈦礦太陽能電池_綠能環保 圖/Shutterstock

6.空中取水技術,有望緩解缺水危機

由台灣工研院開發的「等溫高效率水氣分離技術」,於2021年獲頒有研發界奧斯卡獎之稱的「全球百大科技研發獎」(R&D 100 Awards),是全球首個透過空氣製造潔淨水源的技術。

這項技術是透過氧化石墨烯特製薄膜,從空氣中萃取水(下圖),未來也可導入水源不足的地區。想像一下,當這項技術裝設在家戶屋頂,只要空氣掃過薄膜,就能產生潔淨水,有效緩解水情。

紙本_空中取水技術 圖/數位時代整理
紙本_空中取水技術 圖/數位時代整理

7.回收廢棄物,做你的潮流鞋

國際品牌對於循環經濟的原材料需求增加,未來你穿的休閒服、運動鞋,可能都是碳廢氣、海洋廢棄塑膠製成的!愛迪達(Adidas)目標在2024年全面使用再生聚酯纖維製造;Nike也宣布2025年後,產品製造至少含有80%回收材料(下圖)。

知名瑜伽服品牌Lululemon近期更發表用回收廢氣製成的衣服,與紡織業者遠東新世紀合作,開發出工業廢氣回收的聚酯纖維。

回收性舊材料做新鞋_綠能環保 圖/Nike
回收性舊材料做新鞋_綠能環保 圖/Nike

8.「直接空氣捕獲」技術,把二氧化碳埋進地底

想降低碳排,直接從空氣中「吸碳」,或許是最強而有力的手段。直接空氣捕獲(Direct Air Capture,DAC)技術,利用風扇抽取空氣,再使用液體溶劑或固體吸附劑過濾器搜集二氧化碳,可讓二氧化碳保存在地底,或轉換成製造塑膠的原料。

瑞士新創公司ClimbWorks已於2021年9月,在冰島興建全球最大的直接空氣捕獲工廠(下圖),一年可回收4000噸二氧化碳。雖然DAC僅是治標不治本的做法,但仍是各國邁向淨零排放的重要配套措施。

紙本_直接空氣捕獲技術 圖/數位時代整理
紙本_直接空氣捕獲技術 圖/數位時代整理

9.AI模型開放用戶串接,免去從頭開發所耗電力

科技高速進展,但從加密貨幣的挖礦到AI模型訓練,都會消耗大量電力。iKala共同創辦人暨執行長程世嘉舉例,非營利人工智慧研究組織OpenAI的語言模型GPT-2,碳排量就高達280萬噸,相當5輛汽車的終身排放量。

要兼顧科技發展並減少碳排,OpenAI直接將訓練好的AI模型,開放API(應用程式介面)供用戶串接應用,無需從頭開始訓練AI模型。Google則是將AI用於節能減碳,像是透過AI優化紅綠燈號誌,減少交通阻塞,以及運用AI管理機器,提高資料中心的能源使用效率。

10.儲能磚,可循環充電1萬次

用來蓋房子的「紅磚」,未來也能儲存電力。根據BBC旗下《Science Focus》網站上〈未來科技:改變世界的22個創意〉(Future technology: 22 ideas about to change our world)一文,美國華盛頓大學研究人員開發出將紅磚變成「儲能磚」(Energy storing brick,下圖)的技術,運用磚頭的多孔特性,將可儲存電荷的導電塑膠奈米纖維填充至孔隙,可循環充電1萬次。

將來當家家戶戶都安裝太陽能板,就可以將所產生的電力存在「儲能磚」裡,只是能量密度還有待突破。

儲能磚_綠能環保 圖/Shutterstock
儲能磚_綠能環保 圖/Shutterstock

11.把電省起來賣給台電,你也能當虛擬電廠

隨著住宅開始安裝太陽能板等儲能裝置,能整合電力資源的虛擬電廠(Virtual Power Plant,VPP),將帶動新商業模式。

陽光伏特家共同創辦人馮嘯儒表示,「用戶群代表」(Aggregator)可整合數家用戶的用電行為,跟電力公司協議電價方案,回饋底下的用戶,達到減少用電效果(下圖)。

例如當台電供電緊繃時,用戶群代表需調控用電戶的設備,幫助電力公司度過用電尖峰;同時避免調控結束後,大量用戶同時瞬間啟動空調,反而造成另一波用電高峰,產生「報復性用電」效應。未來也透過導入AI演算法,做好用電排程。

紙本_把電省起來賣給台電 圖/數位時代整理
紙本_把電省起來賣給台電 圖/數位時代整理

12.儲能、電動車電力,加入自由買賣市場

台灣政府開放綠電自由買賣,多家民間再生能源售電業紛紛成立。過去使用多少電都是台電公司說了算,但透過區塊鏈點對點傳輸(peer to peer)技術,可讓電力清算更加透明清楚,解決資訊不對稱的問題。

聯齊科技創辦人暨執行長顏哲淵指出,未來的電力交易不只是再生能源電力,還包括儲能設備、電動車的電力。隨著電動車銷量成長,政府有意研擬電動車專用電費費率,管理電動車的充電行為,將帶來新商業模式。

綠電買賣_綠能環保 圖/Shutterstock
綠電買賣_綠能環保 圖/Shutterstock

13.「活的」建築材料,可自行修補裂縫

建築業向來是排碳大戶,多數的水泥業者透過導入碳捕集、利用與封存技術( Carbon Capture, Utilization and Storage,CCUS),改善製程中的碳排放。

科學家研究出一種新型態無水泥的活建築材料(Living Building Materials),透過沙子結合凝膠與活菌,開發出會自我修復,比水泥更加環保的建材(下圖),雖然強度無法與傳統水泥媲美,但活菌可以在牆面受損時,自行修補裂縫。

無水泥的活建築材料_綠能環保 圖/Shutterstock
無水泥的活建築材料_綠能環保 圖/Shutterstock

責任編輯:吳佩臻、張庭銉

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