綠能氫銷哪去?遠洋航行減碳歐洲大廠打起阿摩尼亞主意

作者 | 發布日期 2020 年 06 月 02 日 8:30 | 分類 交通運輸 , 能源科技 Telegram share ! follow us in feedly


歐洲在各國政策、地理因素與產業用電分布的多重因素下,北德到丹麥經常陷入負電價,於是興起將多餘電力拿來電解水生產「綠能氫」,這種在其他地區會認為絕對沒有經濟效益的利用方式,不過生產了綠能氫,得要如何利用,歐洲各領域大廠想到用來取代遠洋航行燃料,不過氫本身的儲存太占空間,於是想到先製成阿摩尼亞,也就是氨。

電解水的能源轉換效率只有 50%~70%,用電解水來生產氫,怎麼看都沒有經濟效益,不過若電力來自過剩到需要「棄風」的供過於求電力,那反正就拿來浪費掉吧!

石油大企業殼牌(Shell)與英國石油(BP),以及風能巨擘沃旭(Ørsted)都積極投入綠能氫。殼牌預定在鹿特丹建立綠能氫生產基地,2023 年啟用,第一階段將建立 50 百萬瓦電解水廠;英國石油則投入澳洲綠能氫計畫;沃旭投入哥本哈根綠能氫計畫,第一階段將建立 10 百萬瓦電解水廠,第二階段預定於 2027 年建立 250 百萬瓦電解水廠。

綠能氫本身划不划算是一回事,生產出來要銷往何處又是另一個問題,氫燃料電池車輛發展速度比鋰電池車電動車更慢,電力直接輸送給電動車更有效率,用電力去電解氫之後又拿來以氫燃料電池轉換為電能,相較之下有如脫褲子放屁,於是參與綠能氫的大廠們,把主意打到電線到不了的遠洋。

即使是船運領域,鋰電池也已經先一步滲透入侵,如全球第二大渡輪公司美國華盛頓州渡輪(Washington State Ferries)決定拋棄柴油,改為電動渡輪,但是短程渡輪可以規劃於停靠站充電,在遠洋航行無論如何總得自備燃料了,不過,綠能氫想要打入這個市場,又產生一個麻煩:氫所需要的儲存空間太大,將會占去太多遠洋航運的船舶貨運空間。

若用綠能來合成綠能柴油,雖然解決空間問題,但是合成過程中損耗的化學能更多,導致合成柴油的同單位熱能成本是綠能氫的兩倍,綠能氫的經濟效益都已經備受懷疑,更不用說還比綠能氫再貴一倍。

折衷方案就是採用綠能氫合成綠能氨的方式。氨就是俗稱的「阿摩尼亞」,這個稱呼來自英文 Ammonia 的日語轉譯。目前氨的工業量產製造方式為哈伯法,以鐵為催化劑,將氮氣與氫氣於高溫高壓下合成氨,氮氣來自大氣,而目前氫氣的來源主要是化石燃料,綠能氨的想法,就是將合成氨的氫氣來源改為綠能氫,如此就沒有使用到化石燃料。

為什麼至今沒有船用氨當燃料?

氨所需的儲存設施,體積與成本都低於氫,較能塞上船上,但是,仍然比傳統的柴油更占空間,船舶改用綠能氨為燃料,還是得損失相當的載貨空間;另一方面,氨具有毒性,若在航程中發生洩漏,則可能危害船上人員安全;使用氨來做燃料,還會產生氮氧化物污染。這些問題是至今尚未有任何一艘船用氨當燃料的原因。

不過,歐洲大廠們對綠能氨仍然信心滿滿。英國石油在澳洲投入的綠能氫計畫就是要產製綠能氨。德國船舶推進系統及渦輪廠曼恩能源解決方案(MAN Energy Solutions)認為綠能氨做為燃料的問題都可在技術上解決,正開發二行程船舶燃氨引擎,預定將於 2024 年初推出,並預計將於 2025 年開始進行改裝現有柴油船隻為燃氨船隻。

曼恩能源解決方案公司可說血統不凡,原本出身為丹麥造船暨與船用柴油機大廠伯邁斯特韋恩(Burmeister & Wain),以及 BMW 航空引擎部門。伯邁斯特韋恩於 1980 年由曼恩(MAN SE)購併,成為曼恩柴油引擎公司(MAN Diesel SE),BMW 航空引擎部門則在 1960 年出售半數股權給曼恩,之後再於 1965 年售出剩下半數股權,並與曼恩渦輪引擎部門合併成為曼恩渦輪(MAN Turbo),曼恩柴油引擎與曼恩渦輪於 2010 年合併為曼恩柴油渦輪(MAN Diesel & Turbo),之後改名為曼恩能源解決方案。2011 年時汽車大廠福斯(Volkswagen)取得曼恩過半股權,並持續提高持股,計劃逐步合併曼恩,2019 年時曼恩能源解決方案所屬的曼恩動力工程部門率先併入福斯,成為福斯的一部分。

曼恩能源解決方案並非唯一開發燃氨引擎的歐洲大廠,芬蘭的動力系統大廠瓦錫蘭(Wärtsilä)正在打造四行程燃氨引擎,希望能於 2022 年進行實機測試,瓦錫蘭也同時正在研發氨儲存與燃料供給系統,以利安裝在挪威海上服務公司 Eidesvik Offshore 所屬的補給船維京能源號(Viking Energy)(見首圖)上,預計 2023 年完工,改裝完工後,維京能源號將成為全球首艘綠能氨船隻,將用來協助平挪(Equinor)達成供應鏈減碳。

維京能源號將成為綠能氨打入船舶燃料的第一小步,不過產業界對綠能氨的未來仍然抱持相當大的懷疑,畢竟綠能氫在北德與荷蘭丹麥地區能夠有詭異的經濟效益,是在歐盟各國政府強推綠能政策下扭曲市場才產生的特殊情況,而綠能氨做為船舶燃料的總成本,含改裝成本在內,遠高於傳統柴油燃料,唯一的動機,只有為了配合歐盟部分國家的積極減碳政策,如平挪為供應鏈減碳而嘗試採用,但是如此有限的特殊國家或企業政策市場,是否足以讓船舶業者為此改造船隻?

船舶業終究是全球性的產業,光靠歐盟之中數個積極減碳國家,恐難造成有意義的影響,產業界認為,除非國際海事組織(International Maritime Organization,IMO)推動相關規範,否則綠能氨的海事市場發展,仍然相當有限,恐怕僅會止於數個示範性質的專案而已。

(首圖來源:Flickr/kees torn CC BY 2.0)

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