隨著氣候變遷及對能源安全的重視，全球能源正快速轉型為潔淨、永續的能源，而氫能恰可提供良好的解決方案，許多主要國家已將氫能作為重要的產業發展策略，更在澳洲、中國、加拿大、歐盟、日本、荷蘭、美國等領軍之下，組織自願性多國政府倡議，以氫能倡議(Hydrogen Initiative, H2I)加速氫能與燃料電池在商業的佈署，並協調、促進政府、其他國際倡議或部門間的合作。

一、低碳氫的應用領域
2022年全球氫用量達95 Mt，比2021年再增加3%，除歐洲因俄烏戰爭而減少以外，其餘消費地區都呈現成長趨勢，其中以中國為最大宗占全球用量的30%，超過第二大的美國2倍之多(圖一)。這些成長並非來自政策驅動，而是全球能源應用的趨勢，以下分析氫能的主要應用領域與低碳氫的發展瓶頸。
(一)煉油廠應用
2022年煉油用氫為42Mt，其中80%的氫是在煉油廠內，以未經減排的化石燃料生產，排放量高達240~380 Mt二氧化碳。國際能源署(International Energy Agency, IEA)預估在2030年的淨零排放情境下，煉油廠因淨零轉型降低氫氣需求至35Mt，其中低碳氫將超過4Mt(2/3透過電解或低碳電力製氫，1/3則由具CCUS的化石燃料生產)。但目前礙於成本因素且缺乏有效的政策行動，投入此方向只有少數幾個小型電解製氫的示範計畫，以及四家美國跟加拿大的煉油廠則以具CCUS的化石燃料生產低碳氫。

(二)工業應用
2022年工業用氫達53 Mt，其中60%用於氨生產，30%用於甲醇，10%用於鋼鐵業的直接還原鐵(Direct Reduced Iron, DRI)。事實上這些氫都由設施中化石燃料而來，並將捕獲的碳用於其他如尿素生產等，剩餘的碳仍被排出，只有少量被封存在地下，因此2022年工業用氫的碳排放還比2021年增加2%。IEA預估在淨零排放情境中，至2030年工業用氫將成長至71 Mt，其中1/3將為低碳氫。然而，電解製氫自去年以來沒有重大進展，但已有能生產600 kt低碳氫的投資案在進行或審議中，主要集中於歐洲(40%)、中國(28%)及中東(24%)。

(三)運輸應用
2022年公路運輸用氫氣量較前一年增加約45%，肇因於重型燃料電池電動卡車銷售增加，消耗近半數的氫。未來幾年隨著火車、渡輪與飛機的應用，將再創用氫高峰。IEA預估在淨零排放情境中，至2030年約有8 Mt的氫直接用於運輸領域，主要50%用於公路運輸及45%用於海運，另有8Mt的氫將轉換為合成燃料和氨，用於海運及空運。此外，截至2023年6月，全球約有1100座加氫站正在營運，預計將在主要道路、城市及港口再增加數百座加氫站。隨著需求不斷增加，氫燃料電池製造量能也不斷擴充。除陸、海、空運輸以外，諸如堆高機等搬運設備、礦用卡車、無人機的需求也逐漸擴大，並陸續有廠商投入。

(四)發電應用
氫在發電結構所占比例不到0.2%，但使用純氫發電已可商業運轉。使用氨形式的氫可能是發電的另類選擇，在中國與日本皆已試驗成功，惟氮氧化物(NOx)排放是另一個頭痛問題。但美、德、日、韓等主要國家，皆已將氫或氨發電列為政策目標。

(五)其他(主要是建築應用)
目前供暖與分散式再生能源技術的進展遠領先氫能相關技術，因此在淨零情境中建築的氫能應用(約0.14%)可忽略不計。目前僅日本制定具體目標，將至2030年前安裝530萬個微型熱電聯產之燃料電池。

二、低碳氫生產技術
2022年全球氫產量接近95Mt(較2021年成長3%)，主要還是由化石燃料而來，低碳氫不到1Mt(占全球產量的0.7%)，主要產區為中國、美國、中東、印度、俄羅斯等。以下為各國投入的低碳氫生產技術，預計至2030年低碳氫占比將增加至30%。
(一)電解製氫：目前僅占不到0.1%，但已宣佈投資的計畫快速成長，至2022年底全球已安裝的氫氣水電解槽容量已達700 MW，比上一年成長20%。當中以鹼性電解槽(alkaline electrolysers)占60%；其次是質子交換膜電解槽(proton exchange membrane electrolysers)，占 30%，預估未來質子交換膜電解槽將超越鹼性電解槽。根據目前公佈的資料顯示，到2030年電解槽產能將達155GW/年，其中1/4在中國，美國與歐洲各占1/5，印度占6%，供應鏈已隱然成形。IEA預估在淨零排放情境下，至2030年電解槽安裝成本每kW可低於600美元(降幅達65%-70%)。

(二)具碳捕獲與封存(Carbon Capture, Utilisation and Storage, CCUS)的化石燃料製氫：全球共有16座配備CCUS的氫設施每年約可捕捉11 Mt二氧化碳，大多為北美的煉油廠或化肥廠改造。產氫是CCUS計畫的主要標的之一，在政策激勵之下，加拿大、英國、荷蘭與挪威紛紛投入CCUS氫計畫，到2030年具CCUS的化石燃料產氫量可能增加至15倍(由2022年的每年0.6Mt增加至2030年的每年9Mt)。此產氫技術不若電解氫，受到生產設備的限制，因此供應鏈的種類與地區顯得較多元化，但是由於工廠許可證與融資的延宕，交貨時間可能成為發展的瓶頸。

(三)新興低碳氫生產技術：生質能源、天然氫、甲烷熱裂解等產氫技術在近期備受關注，尤其前者配合CCUS可望達到負排放效益。(1)從生物質來的產氫技術受到原料種類的限制，成效不一；惟生物質熱裂解技術發展成熟，已可進入商業規模的營運，各國躍躍欲試。生物質熱裂解技術雖然比不上氣化技術，但韓國已開始在美國設立試點工廠。(2)甲烷熱裂解技術在過去幾年有長足的進步，特別是電漿熱裂解，美國於2021年建置第一座商業規模的高溫電漿熱裂解工廠。催化熱裂解、熱裂解發展較少，但已有示範工廠。(3)地底天然氫是最乾淨的產氫方式，但資源過度分散，較不易產生經濟規模。

(四)低碳氫生產氫基燃料與原料：包括氨、甲醇、合成碳氫化合物，比純氫更容易儲存與運輸，且可以利用現有的基礎設施，但須要額外的成本、能源、原料才能將氫轉化為燃料。2022年已有0.17Mt的低碳氫生產氨燃料和原料，預估至2030年仍以製氨為主。

三、氫能貿易與基礎設施
貿易可以促進市場活絡，但儲存與運輸是一大挑戰，因此相關基礎設施便成為重要的推動因素。目前國際氫貿易仍處於非常早期，要達到2050淨零排放目標，自2030年約有20%的氫必須透過貿易方式達成，但目前貿易流量儘止於連接比利時、法國、荷蘭工業區的氫氣管道，以及少數以海運貿易的試點計畫(如液態氫或液態有機氫載體(Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC))。德國首先發起貿易合約拍賣機制H2Global，即透過中介機構，從歐盟以外國家以10年固定價格的合約購買氫氣，再分別將1年期的氫氣單獨賣給買家，成為現今最發達的市場支援工具。

運輸和儲存是供應低碳氫的關鍵基礎設施，IEA預估在淨零排放情境中，全球每年對低碳氫和氫機燃料運輸基礎設施(含管線、儲存設施、港口及加氫站)的投資將高達350億美元。由於基礎建設開發週期較長，因此需要在生產和需求確立以前，提前規劃基礎設施。許多國家開始從法規與投資開始佈署管道輸送氫氣，並設法利用現有油氣管道，以加速氫氣傳輸系統的發展。海上的輸氫管道則尚在進行可行性評估階段，如挪威和德國、西班牙和法國等。除此之外，比較具成本效益的作法是採氫氣與天然氣的混合的方式，已在新加坡、香港、夏威夷等地實施。若是長距離輸送，可利用現有的油罐車或船舶運輸載運液態氫或氨等，再到港口轉化為氫，但港口必須有基礎設備，而且全程的碳足跡將升高。此外，隨著氫氣供應的擴增，美國、德國、法國、義大利等國家透過鹽穴、枯竭油井等，將氫氣儲存於地層中，以降低供應波動風險，強化能源安全。

四、政策建議
自去年氫能評論發表以來，已有4國政府修改氫能策略，另外有15國政府採用新的國家氫能策略，以政策行動來驅動低碳氫的需求已是當前的顯學，但對實現氣候目標仍顯不足。因此報告提出政策建議：
(一)緊急實施因通膨而延宕的氫能計畫並提供資金援助，以擴大規模、實現脫碳目標。
(二)採取更大膽的政策行動來創造新的氫能需求。
(三)促進國際合作，建立國際標準、加速氫能認證與相互認可證書。
(四)加速解決法規障礙，尤其是在基礎建設開發核可方面。
(五)採取財務干預措施，如貸款擔保、出口信貸、公共股權投資等，以協助開發商解決成本暴增的困境。