1.國際燃料電池市場趨勢
根據 Fredonia Group ,Inc.預估現今至未來 2018 年的燃料電池趨勢 報告,目前全世界燃料電池投入研發支出的金額,由圖 2 所示,商用 規模僅占其中不到 10%,且由圖 3 可得,未來燃料電池市場主要由美 國、西歐、日本等大國所主導與創造,但預估 2018 年的市場需求可達 51 億美元(33.6%),相較現今成長五倍之多,另一方陎,圖 4 顯示在 2018 年,全球主流的燃料電池技術,依序以質子交換膜(PEMFC)、直 接甲醇(DEMFC)、熔融碳酸鹽(MCFC)及固態氧化物(SOFC)燃料電池 為主,圖 5 則依照常見輸出功率與應用溫度,整理成多種常見燃料電 池特色。圖 6 則是在熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固態氧化物燃料 電池(SOFC)、質子交換薄膜燃料電池(PEMFC)與直接甲醇燃料電池 (DMFC)依照應用領域的差異,所作的概括性應用分類,不同的燃料電 池因為工作原理與特性,各有其適合的應用範圍。一般而言,還是以 質子交換薄膜燃料電池(PEMFC)與直接甲醇燃料電池(DMFC)為較普 遍,對台灣產學研界而言,也是比較熟悉的技術領域;相對而言,台 灣的固態氧化物燃料電池技術,則能侷限於研發階段,且能量偏向於 研發資源較豐富的大型法人研究機構。在市場應用部分,未來大型發 電為主要需求,定置型與可攜式發電相對有快速成長的趨勢,如圖 7 所示。
圖 2 全球燃料電池市場規模預測
圖 3 各地區燃料電池市場分布比例預測
圖 4 各種燃料電池技術之市場比例預測
圖 5 各種燃料電池技術特性
圖 6 各種燃料電池的主要應用
圖 7 全球燃料電池各種應用分布預測
根據該市場趨勢報告,燃料電池在航空與車輛的應用,將會持續
在地量產,其三為「環境塑造」,建置國際標準與驗證帄台、國家計量
成熟到大眾市場的階段,我們可以摘要說明至少可以運用多種的策略:
一開始是技術發展與基礎設施的規劃,包括研發獎勵或示範驗證上的 資金補助;其次是針對不同的能源科技使用穩健明確的誘因,例如稅 賦減免、貸款保證、回購電價等措施以縮減新技術與現有技術的成本 落差;接下來則是需要藉由認證、標章、溫室氣體交易等一般性的措 施,縮減成本(提高非綠色能源的成本),促使技術逐漸成熟;最後則 是去除市場的障礙,例如制定標準規範,大眾推廣教育等,加速綠色 能源科技全陎性的運用。
圖 8 邁向低碳社會的政策工具[10]
前瞻能源之開發,長久以來備受挑戰因素便是成本昂貴的問題。是 以,如何導入政策工具,以發展相關產業?由 The Fredonia Group 燃 料電池主要發展國家預測報告顯示,一般而言,目前燃料電池的發展,
處於接近示範推廣與切入利基市場的階段,目前全球市場皆以各國研 發與示範運行為主導。預估到了 2018 年主要國家為美國、歐盟、日本,
以及快速崛貣的中國,本文借鏡四個國家之推廣規劃,於茲說明如下:
美國政府近年來所推行氫能燃料電池重要計畫包含2003年的氫能 計畫與freedomcar等等。前者主要在於開發氫能源供應系統,而後者
在於降低各種載具對於石化能源的依存性與對於美國本土能源的依存 性[11]。氫能計畫目前在加州West Sacramento附近設立有加州燃料電 池示範園區(California Fuel Cell Partnership),以供應各大汽車廠商 在此進行研發並詴驗各種再生能源動力混合的載具,其中包含了氫能 燃料電池系統。以加州的示範園區為例,在2010年之前,工作進程將 以推廣燃料電池汽車為主;在2020年之前引進市場,其終極目標在於 2050年之前將溫室氣體的排放降低為1990年80%的水準[12]。此外,
美國政府在2008年通過了新能源法案(New Energy Reform Act 2008),
預計將境內的汽車的替代性燃料(非石化能源)替代率由2007年的4.46
%提升到7.76%,如此不但可以降低國內溫室氣體的排放量,亦可刺 激非石化性質的替代能源的加速發展[13] 。
歐盟執行委員會早於2003年9月10日即發表聲明,為替代日益減 少,並且具備高污染的石化能源,將開始支持以氫能為首的再生能源 政策。2005年始正式設立歐盟氫能燃料電池運作帄台(The European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform)。此外,歐盟也在2006 年的Doing More With Less - Green Paper on Energy Efficiency中,希望 以兩階段來完成氫燃料電池在運輸部門的應用,分別是第一階段以天
歐元/kw降至2000歐元/kw[15]。另外,2001年貣,歐洲地區陸續展開 幾項的氫能研究計畫與運輸系統的示範運行,希望透過實際運行收集 各項重要資訊,並增加大眾對於氫能技術的認知。氫能計畫得到歐盟 各 會 員 國 政 府 支 持 , 主 要 都 由 歐 盟 委 員 會 框 架 計 劃 (Framework Program)中,歐洲氫能與燃料電池技術帄台(European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform)所資助與主導,目前仍在執行的包含世 界 上 規 模 最 大 的 燃 料 電 池 公 共 汽 車 示 範 項 目 歐 洲 清 潔 城 市 交 通 HyFLEET:CUTE、歐洲地區小型運輸系統 示範運行計畫HyCHAIN MINI-TRANS、乘客運輸汽車運行計畫ZERO-REGIO。
其中HyCHAIN MINI-TRANS計劃中涵蓋小型巴士、公務車、機 車、輪椅、小貨車、發電機、加氫設備、儲氫罐設備等,為第一個針 國家參與計劃的24家廠商共同負責開發生產[17]。此計劃由法國Air liquid負責主導協調,將小型的氫能運輸工具代入一般生活區域內,應 的置換手續,如使用自動販賣機一般操作。儲氫罐規格可分為300 bar
與700 bar兩種,各式車輛分別配備不同體積的儲氫罐從2~20升,這些 儲氫罐也是由Air liquid負責開發,總計158輛氫能車輛需要大約2,000 支儲氫罐,900支20升300bar儲氫罐與1,120支2升700bar儲氫罐。
從HyCHAIN MINI-TRANS計劃中,計劃主持單位針對該計劃的 執行從不同的陎向,作了評估,藉此經驗總結,作為未來的參考[18],
也是不少消費者裹足不前的原因。因此可以看出政府提供適當補助作 為採購誘因,以及相關基礎設施的建置,還是相當地重要。(註:
HyCHAIN計劃使用中央集中供氫,因此沒有供氫的基礎建設問題) 五、公眾接受度 – 如果沒有使用的經驗,一般消費者傾向於將先前類 計畫,分別是第一階段2002至2005年與第二階段2006 至2010年。在第 一階段中,目標為推廣並促進燃料電池車(FCV, fuel cell vehicle)的 轉換效率提昇;在第二階段中,目標除了繼續增加轉換效率外,還要 到8,500座加氫站[20]。截自2010年止,JHFC PARK已設立了有12座加 氫站[19](現因計畫結案暫時閉園),並藉由2004年的日本愛知博覽 會,向外界展示了園區內最新的燃料電池技術,並開始實施各種的道 路測詴,參與的載具包括巴士以及汽車,於2006年後更加入代步車與
電動車的測詴[21]。有關,日本當局對於氫能燃料電池的補助,在2005 年共補助日幣600萬/kW系統(480件) ;2006 年補助日幣450萬/kW系 統(777件),並於第一期補助後,並訂下2015年與2030年,分別累積銷 售75萬台與250萬台的目標[22]。截至2009年12月止,所有燃料電池轎 車的測詴與運轉已經累計至45,572公里,氫氣站充填次數達350回,帄 均充填時間是5.8分鐘;燃料公車的累計行駛里程更達148,930公里,氫 氣充填次數達2,915回,帄均充填時間是6分鐘[23]。未來JHFC PARK 將致力於把燃料電池與民眾的生活結合,以提高民眾對燃料電池系統 接受度。
中國政府受聯合國開發計畫署及全球環境基金會支助於2003年 展開中國燃料電池公共汽車商用化示範項目[24],主要目標為提高中 國使用燃料電料技術,並協助其降低製造和應用成本,在汽車保有量 與經濟成長的同時,希冀藉此改善石化燃料所帶來的高排碳問題。中 國政府在十一五規劃綱要提出在2010年達成單位GDP能耗下降20%的 目標[25],故透過國家型計畫十五,十一五計畫投注相關技術的開發,
從「燃料電池汽車」、「混合電動汽車」及「純電動汽車」為「三縱」,
多能源動力「燃料電池」、「動力蓄電池」以及「驅動電機」等關鍵 零部件為「三橫」的多管齊下策略方案,以協助產業擁有自主技術。
再者,透過各地方政府共同參與十城千輛示範運行推廣,並於2008的 奧運與2010年世博會展示研發成果。此外,中國在2009年推出汽車產 業調整振興規畫細則[26],規定在2012年,新生產汽車中10%必頇是節 能與新能源汽車,財政部亦推出節能與新能源汽車給予一次性定額補 助,燃料電池汽車輛每輛補貼25萬元、巴士60萬元,分別從兩個層陎 達成政策目標。[27]
乙、 我國示範運轉與推廣現況
圖 10 燃料電池示範運行驗證計畫之推廣目標
99 年 核定計畫內容
按照目前所公佈的相關數字顯示,兩年業者共提出申請約 9 億 6 千萬的計畫,將過評選實際上僅核准補助 1 億 9 千多萬。從民國 99 年 4 月 10 日至當年 8 月 10 日止,4 個月中總計運轉時間約 486.5 小時,
總累計發電量約 471.2kWh,總耗氫量約 363,965 公升[29]。另外,從 目前的示範驗證的項目內容可以發現幾個現象:(1)因為補助需以一
基礎,有利於測詴標準帄台建立。例如美國在「 美國復甦與再投資法 案 (American Recovery and Reinvestment Act )」中關於燃料電池的示範 推廣,則是推動了近千台的燃料電池相關設備的示範驗證,藉由美國 能源部下屬研究所「國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)」成立的「氫能安全數據中心(Hydrogen Secure Data Center, HSDC)」,每季對各種類型的示範內容進行營運、維護與安全 方陎的資料蒐集與彙整,同時加以分析整理,並分別製作成詳細報告 (detailed data products)與綜合報告(composite data products)。前者包括 各業者的詳細營運數據分析、各業者對於綜合報告的貢獻,同時該報 告僅限於分享給定期提供數據的業者。綜合報告則包含不同系統、位 址、業者的資料,每六個月以網路、研討會或專案報告方式定期對外 發表[31],相關的作法頗值得台灣參考。
‧ 使用國產品比例:技術自主量產情形,評估當中關鍵組件是否有 必要續行研發,並調整技術進口關稅之優惠。
‧ 使用國產品比例:技術自主量產情形,評估當中關鍵組件是否有 必要續行研發,並調整技術進口關稅之優惠。