氫(Hydrogen)能源目前的進展,相關企業有哪些?

氫

氫氣特性

是地球最豐富的元素,但鮮少單獨存在,可透過電解將氫與其他原子分離。製氫的方法還有天然氣水蒸氣轉化法蒸氣甲烷重整(Steam methane reforming,SMR)。

氫氣目前被用來生產肥料,也應用在各種不同的生產流程,特別是石油化學產業。由於氫氣不排放二氧化碳,故被拜登內閣作為降低長程卡車、海運貨運和航空旅遊等產業之溫室氣體排放的策略之一。

氫能源的優缺點

優點

最乾淨的能源

氫是目前所有己知能夠運用的能源選項中,最沒有疑義,公認最乾淨的一種能源。因為經過燃燒後,只會產生純水,完全不會造成任何生態的負擔。

未來潛在性

氫能源的未來性沒有疑義,具有無限寛廣的未來性,和無窮的市場;再加上目前氫能源的發展仍屬於非常早期的起步階段,各國和資本市場對氫能源的投資都很積極。

缺點

成本

由於氫能源的發展仍在很早期的階段,目前的所有的成本加總實際上的整體相關成本實在太高,很難在能源市場上和其它能源相較,具有競爭力。

運送

運送是最大的挑戰,必需要有特殊的運輸設備和管線。

能源轉換效率不高

由於氫是氣體,為了便於運輸和管線傳送以及節省空間,保持稳定,降低氫氣體的活性,以提升安全性,必需進行壓縮成液體。經過反覆的壓縮和還原,會消耗能源,當然會降低能源轉換效率。

安全性

氫是氣體,活性很高,一有火源就容易釀成不可收拾的悲劇。因此為了安全性,必需花費許多工夫進行防範。

主要國家的發展現況

美國

美國政府的補貼款將給予區域氫能中心,其中包括州和地方合作夥伴,以及氫供應商,還有產業買家與對計畫貢獻資金的能源基礎建設公司。這七座區域氫能中心分布在美國16個州,依據發展氫能的地區優勢所規劃設計。這些中心並不是單一設施,而是能相互運作,共同發展美國氫能經濟的龐大資產。這起70億美元的區域氫能中心計畫估計可刺激430億美元民間投資,同時創造工作機會。拜登屢次表示,創造就業是發展潔淨經濟的益處之一。

美國能源部公佈了70 億美元聯邦撥款的首批接受者,以根據2021 年通過的基礎設施法加速區域氫中心的發展。這七個中心將為:

  • 大西洋中部
  • 阿巴拉契亞
  • 中西部
  • 明尼蘇達州和平原州
  • 墨西哥灣沿岸
  • 太平洋西北地區
  • 加利福尼亞州

拜登總統在賓州宣布了這項消息,該州的大西洋中部中心將獲得高達 7.5 億美元的資金,並將利用現有的石油基礎設施從再生能源和核能中生產氫氣; 專案合作夥伴包括PBF Energy(美股代碼:PBF)和液化空氣集團(美股代碼:AIQUF和AIQUY)。

阿巴拉契亞中心由參議員喬·曼欽(Joe Manchin) 支持,橫跨西維吉尼亞州、俄亥俄州和賓夕法尼亞州的部分地區,並將與天然氣生產商EQT Corp. (美股代碼:EQT)合作,獲得高達9.25 億美元的資金,利用天然氣和碳捕獲來生產氫氣。 耗資 9.25 億美元的 Heartland 氫中心旨在利用該地區的能源資源,幫助農業部門化肥生產脫碳,並推進清潔氫在發電中的使用; 合作夥伴包括 Xcel Energy(美股代碼:XEL)、Marathon Petroleum(美股代碼:MPC)和 TC Energy(美股代碼:TRP)。 預計這些公司將在這些中心投資超過 40B 美元,目標是生產超過 300 萬公噸。

由中西部各州提議的一個中心獲得了高達 10 億美元的資助,部分由核能提供動力,為鋼鐵和玻璃生產等用途提供氫氣; 合作夥伴包括 Exelon(美股代碼:EXC) 和 Constellation Energy (美股代碼:CEG)。

名為 HyVelocity 的價值 1.2B 美元的墨西哥灣沿岸樞紐將在一個已經擁有世界上最大的氫氣生產和能源基礎設施集中區的地區開發;合作夥伴包括埃克森美孚(美股代碼:XOM)、雪佛龍(美股代碼:CVX)、液化空氣集團、三菱電力、Orsted (美股代碼:DNNGY)、AES Corp. (美股代碼:AES) 和 Sempra(美股代碼:SRE); 亞馬遜(美股代碼:AMZN)是該中心的預期最終用戶之一。

亞馬遜、三菱和液化空氣集團也是獲勝的太平洋西北樞紐的合作夥伴,加入 Fortescue(美股代碼:FSUMF)以及當地公用事業波特蘭通用電氣(美股代碼:POR) 和 Puget Sound Energy 的行列。

亞馬遜和空氣產品公司(美股代碼:APD)是加州一個價值1.2B 美元的計畫的參與者之一,該計畫將完全利用再生能源和生物質生產氫氣,旨在實現公共交通、重型卡車運輸和港口運營的脫碳。

中國

2022年時3⽉下旬,⼤陸發改委公布氫能產業發展中⻑期規劃(2021年⾄2035年),明確提出⽀持氫能產業鏈發展,這也是⼤陸⾸個氫能產業中⻑期規劃,其中,氫能燃料電池汽⾞保有量2025年要達到5萬輛。⾃此,各地⽅政府紛紛跟進響應,並推出規劃五年產業發展⽬標。

2023年,陸首條「西氫東送」管道建設啟動 將從內蒙古通到北京。

中國的中車公司也在同年發佈氫能源城市列車,最高時速160公里,可實現600公里超長續航。氫燃料電池動力船也已經首航成功:⾸艘內河氫燃料電池動⼒⽰範船「三峽氫⾈1 號」,在湖北宜昌三峽遊客中⼼完成⾸航。

2022年時的統計,全球有氫燃料電池汽車大約5萬輛,大陸約有1萬輛,預計到2030年全球會超過1000萬輛,大陸將超過200萬輛。統計到2025年氫燃料電池汽⾞累計推廣量將超過15萬輛,加氫站將超過1,000座,氫能產業累計產值將超過⼈⺠幣9,600億元。

歐洲

2023年3月,歐盟委員會發布了歐洲氫能銀行計劃,以刺激和支持可持續氫能的生產和投資;這一計劃伴隨著《淨零工業法案》而生。該法案旨在促進歐盟清潔能源領域的製造和生產,目標到2030年,歐盟整體戰略淨零技術製造能力接近或達到歐盟部署需求的至少40%,涉及光伏和光熱、陸上風能和海上可再生能源、電池和儲能、熱泵和地熱能、電解槽和燃料電池、生物甲烷等。

隨著2022年5月RePower EU計劃的公佈,歐盟委員會進一步提高了歐洲將可再生氫作為重要能源載體、加快歐盟能源轉型和能源系統脫碳的雄心。RePower EU計劃的目標是到2030年在歐盟生產1000萬噸可再生氫,並進口1000萬噸可再生氫。歐盟還創建了“歐洲氫能銀行”,加大對氫能市場的投資力度。

2022年時,歐洲宣佈啟動第一條大型氫氣管線計畫 H2MED,串聯葡萄牙、西班牙和法國,耗資約 28 億歐元。

2023年11月時,德國計畫「南部氫能走廊」(SoutH2 Corridor)將北非的再生能源通過管道的方式,經由義大利、奧地利、瑞士輸送到德國南部。氫能走廊的專用管道全長3,300公里,將從突尼斯的北非海岸出發,經由義大利天然氣主幹線,過境奧地利/瑞士,最終到達德國南部工業重鎮巴伐利亞州。

氫能源的相關企業

氫氣生產商

企業名稱美股代碼相關業務
埃克森美孚XOM已撥款 70 億美元用於 2022 年至 2027 年與氫、碳捕獲和生物燃料相關的項目
雪佛龍CVX雪佛龍正積極參與氫氣生產,透過其傳統業務每年生產約 100 萬噸
林德LIN林德是一家工業氣體公司,業務包括二氧化碳、氦氣、氫氣、電子氣體、特殊氣體和乙炔
殼牌SHEL殼牌也透過再生資源發電、銷售氫氣並提供電動車充電服務
空氣化工APD是氣體、製程氣體和特殊氣體及相關服務的供應商
杜邦DD杜邦 AmberLite P2X110 離子交換樹脂,專為電解槽迴路的獨特化學特性而設計,旨在促進從水中產生氫氣
英國石油BP已開紿涉及天然氣、天然氣和電力綜合生產和貿易,以及風電、氫氣和碳捕獲設施的運作。
康明斯CMI提供引擎、發電系統、過濾系統、排放解決方案以及採用電池、燃料電池和氫氣生產技術的電力系統
布魯姆能源BE旗艦產品Bloom Energy Server利用固體氧化物技術將包括天然氣和氫氣在內的各種燃料無需燃燒即可轉化為電力
普拉格能源PLUG為不同應用提供清潔氫氣和零排放燃料電池解決方案,包括供應鏈、物流、電動車和固定電力市場

氫燃料電池及應用企業

排名企業名稱市值 (美金十億)股價股票代碼
1Plug Power$2.85 B$4.71PLUG
2Doosan Fuel Cell$1.15 B$17.62336260.KS
3Ballard Power Systems$1.13 B$3.79BLDP
4Nikola$1.03 B$0.89NKLA
5Ceres Power$0.45 B$2.36CWR.L
6SFC Energy AG$0.37 B$21.70F3C.DE
7Hyzon Motors$0.21 B$0.87NZAH

目前推廣的非技術困難

產業界反對補助法規

美國燃料電池與氫能協會(FCHEA)執行長Frank Wolak在一份聲明中表示,「這些擬議中的法規和要求,將不必要地阻礙美國氫能產業的投資和技術發展。」包括美國商會在內的商業團體抨擊了新的氫能補貼規則,並表示這將減緩氫能經濟的建設。

2023年12月底,美國財政部在聯邦公報網站上發布了一份長達128頁的提案,提案寫道美國企業每生產1公斤氫能就有望獲得最高3美元的稅收抵免,但這些氫能項目使用的電力必須來自最近三年內新建的清潔電力項目,並且必須與氫工廠位於同一電網區域。

草案規定窒礙難行

提案規定,氫能生產商必須每小時證明其電解槽使用的電力來自新的再生能源項目,這表示電解槽只能在清潔電力可用的同一個小時內運作。美國財政部要求相關氫能專案公司從2028年開始實施這種方案,比許多公司和產業組織期望的要早。

幸運的是,這項提案還處於徵求公眾意見的草案階段,這些要求可能不會出現在法案的最終版本之中。產業界表示如果依照書面上規定,到2030年美國的氫氣產量將減少70%。產業界正計劃積極努力幫助調整政府法規。

氫
credit: fchea.org

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