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氢能 绿能将是未来50年最大的商机

企业报道  2017-09-15 20:26:35 阅读:
核心提示:  所谓氢能,即是透过消耗氢气来产生的能源。这种方法有别于透过燃烧来产生热能并转化为电能的石化燃料,直接让氢气与氧气结合后透过电化学反应转化为电能

  所谓氢能,即是透过消耗氢气来产生的能源。这种方法有别于透过燃烧来产生热能并转化为电能的石化燃料,直接让氢气与氧气结合后透过电化学反应转化为电能,因此不仅在能源效率上表现好,更由于氢气的化学特性,在消耗为能源后只会产生水,因此被视为了最终极的洁淨能源。在锂电池有著体积过大、充电耗时且效能会逐年递减的缺点下,氢能的高转换效率、填充迅速、无污染等特性,让他成为了丹麦、德国、中国大陆及日本等国家以战略政策层级大力推广的项目之一。

2018年即将在德国开始营运的氢能列车Coradia iLint

2018年即将在德国开始营运的氢能列车Coradia iLint

2018年即将在德国开始营运的氢能列车Coradia iLint

即将在德国的科隆、英国的伯明罕等欧盟各城市开始营运的氢能巴士

即将在德国的科隆、英国的伯明罕等欧盟各城市开始营运的氢能巴士

  德国 2018将运行氢铁

  在已投入发展氢能一段时间的欧盟各国中,德国已预定2018年即要正式公开营运60辆以氢能运行的客运列车,这些名为「Coradia iLint」的氢动力列车小名叫做「氢铁」(Hydrail)。是由法国的运输公司阿尔斯通(Alstom)製造。透过安装于车顶的氢气燃料槽供给能量,最远一次可走上800公里且最高时速可以达到每小时140公里。氢铁在行驶时只释放蒸汽和冷凝水,而且除了轮子和风声外,几乎没什么噪音。目前氢铁已在德国下萨克森地区完成了试运行,未来有望逐步取代德国境内4,000辆柴油列车。此外,德国也规划在2023年前国内要建设有400座加氢站,并于2017年1月时启动了全欧洲规模最大的氢能巴士商业化计画JIVE(Joint Initiative for Hydrogen Vehicles across Europe),这些氢能巴士在废气排放及噪音污染上相较传统巴士有著极大竞争优势,在城市内行驶时只会排放出水而不会对居民健康造成危害。此计画于启动之初已在德国的科隆配置了7座加氢站及144辆氢能巴士,接著将陆续于德国、英国、义大利、拉脱维亚及丹麦的其馀九个城市开始营运。

  日本 打造奥运氢能城

  近年倾全力发展氢经济的日本,从氢气车、加氢站到家用燃料电池电热共生系统均透过政府补贴来大力推广,更运用过往打造北九州氢能示范城市的经验,预计将把2020年东京奥运的选手村打造成全使用氢能运行的氢能城。届时所有奥运选手村内的交通动力、电力和热水都将会是使用洁淨且高效的氢能来运行。并规划在奥运结束后把选手村转型为住宅与商用大楼出售,且大部分住宅都将装设家用氢燃料电池来供应家用能源及热水,至于社区共用电力部分,则全以氢燃料电池供应。

  此外,日本的经产省也已经订下目标要在2040年完成全国氢能供给系统,将自2017年起从澳洲、2020年起从汶莱开始进口氢气来供国内使用,希望透过发展崭新的氢能源产业来让国家脱离对中东石油能源的依赖,并且在未来世界的能源产业中能取得先机,占有一席之地。

将完全使用氢能做为区域能源的东京奥林匹克选手村示意图

  将完全使用氢能做为区域能源的东京奥林匹克选手村示意图

  中国 研发新储氢技术

  在氢能技术研究上,除了早已起步的日本与德国外,中国也曾于2016年9月17日时展示了一款运用「有机液态储氢」技术的氢能公车「泰歌号」。据悉研发出独特的技术可在安全性高的常温常压状态下,以效率不输给德日主流的高压储氢方式来储存氢燃料。并于同年发表了《氢能产业基础设施蓝皮书》,决定以政策推动氢能技术研发以及推广氢能产业,并订下目标2020年前要有一万辆氢能车辆以及100座加氢站,氢能轨道交通50列以及人民币3,000亿的目标产业产值,充分显示出中国大陆对于氢能产业的积极性。

  绿能商机超环保 氢能车竞争力强

  法国和英国决定2040年全面禁止汽柴油车辆,德国也已宣布将更早于2030年之前禁止车商出售燃油汽车,德国联邦参议院还通过决议,将力促欧盟在同一时间禁止销售使用汽柴油引擎的汽车。在这波禁止汽柴油车辆的风潮下,Volvo汽车率先响应,已经宣布2019年起,该公司新推出的每一款汽车车型都将配备电动发动机,2024年之前,该公司将全面终止汽柴油汽车业务。印度、荷兰及挪威等国也考虑在2030年前甚至更早就禁止汽柴油车上路。

将完全使用氢能做为区域能源的东京奥林匹克选手村示意图

将完全使用氢能做为区域能源的东京奥林匹克选手村示意图

日本丰田出产的水素水动力车

  人类在本世纪见证汽柴油车辆陆续从主要市场退场已是可以预见的景象,而在汽柴油车辆没落后,取而代之的除了电能车外,最具潜力的便属于氢能车。虽然在加氢站的普及有赖政府与能源企业的努力,但相比充电耗时的电动车,丰田MIRAI等氢能车能在3至5分钟内加满燃料,且每加满一次氢燃料便可行驶约500公里,续航力上胜过所有电动车对手;亦不必担心锂电池会有的电容量逐年耗损,数年后得花上一笔费用换新锂电池等问题;而在车辆的安全性上,比起汽车的油箱,氢能车上为了装载氢气所使用的碳纤维储气瓶在近年技术革新后,已可谓是尖端材料科技的结晶,一些款式甚至可以防弹,让氢能车在安全性上丝毫不逊于传统汽车的水淮。

  续航力 风靡无人机市场

  近年正快速成长中的无人机市场裡,以氢燃料电池作为动力替代锂电池的产品也掀起了一场革命。过往无人机多使用锂电池作为能源,1公斤锂电池可提供200瓦(Wh)电力,而同一重量的氢燃料电池则可产生700瓦的电力。拥有如此高能量密度的氢燃料电池可使无人机的续航力从30分钟大幅提升至1到4小时,突破企业用无人机的服务范围及用途限制。儘管此类型的无人机在价格以及氢燃料瓶的补充上都非常昂贵,市场仍处于供不应求的状况,以中国製的氢燃料电池无人机HyDrone 1800为例。其续航力可达到3至4小时,儘管一台要价新台币411万元,产品仍甫一发表便首批订单额满。

  保健风 氢水商机大暴发

  2007年时日本医科大学的太田成男教授在美国《自然医学》期刊上发表了一篇以氢气治疗脑梗塞的论文,探讨了用氢气去除对人体有害的自由基以治疗疾病的可能性后,日本便逐渐发展起喝氢水来保健的风潮。这些标榜富含氢气在水中的氢水,被认为多喝可以带走体内的有害自由基,达到保健及抗老化的功效。在相同的原理下,氢SPA、氢胶囊、氢入浴剂、氢面膜、氢肥皂等等的产品应运而生,而其中又以含氢矿泉水以及可製造含氢水的氢水製造机为大宗。

将完全使用氢能做为区域能源的东京奥林匹克选手村示意图

正在生成水素水的水素杯杯

  日本健康产业新闻调查截至2015年底为止,日本国内的氢水相关市场已经突破了270亿日圆的规模。但目前氢水尚属创新的产品,各国对其缺少规范以致坊间产品品质参差不齐,且氢水对于人体的保健效果尚缺乏有力的医学研究佐证,厂商及消费者应以理性看待氢水的功效,若中国学者能从研究氢水的保健效果著手,并提供具有临床实验数据佐证的含氢相关产品,未来在国内外注重保健养身的消费者身上应能掌握到不小的市场。

  不乾瘪 氢气烤炉受青睐

  日本近年有厂商开发出以氢气取代瓦斯来烹饪食材的炉具,由于氢与氧结合后会产生水,以氢气做为燃料的炉具在燃烧的火焰上会充满水蒸汽包覆食材,让烧烤出来的食物不仅不会乾瘪还能充满水分,且由于燃烧氢所产生的火焰热能较强,较易将食材烹饪至均匀的熟度,因此在日本已陆续受到烧烤餐厅青睐而採用。

  过兆商机和趋势引领未来

  据日本经济BP (Nikkei Business Publications)洁淨科技研究所出版的《世界氢能源基础设施专案总览》指出,在2015 年时氢燃料电池车、加氢站、固定式燃料电池、氢气发电厂、运氢管线等全球氢能源基础设施市场规模约在7兆日元左右,2020年时会超过10兆,随著做为应急电源使用的固定式燃料电池逐渐普及,氢气在量产的同时也将带动价格降低。到2030年时将可望出现完全使用氢气的火力发电所,并吸引各国电力公司积极投资氢能发电厂。氢能车、固定式燃料电池、氢能发电等应用的普及将带动氢能社会的到来,市场规模成长至37兆;此后每十年皆可达到近乎翻倍成长,到2050年时氢能市场可望达到约160兆日元。

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