一、前言
近10年來，世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)透過能源轉型指數衡量各國能源轉型進度，並建立跨產業平台追蹤其淨零歷程。其中，工業部門占全球能源消耗量近40%，且占全球溫室氣體排放量30%以上。因此，工業相關產業淨零轉型對於2050年實現淨零排放至為關鍵，特別是占工業排放量80%的六大部門-鋼鐵產業、水泥產業、鋁業、氨工業、石油工業、天然氣產業。而為滿足2050年6大重點產業的脫碳需求，全球二氧化碳儲存和潔淨氫氣生產基礎設施的需求量分別需成長64倍和8 倍；亦需增加近1,700GW的潔淨電力(圖一)，並在未來30年內投資約4.2兆美元於建置相關基礎設施。因此，藉由Frost & Sullivan針對可實現全球電力和能源脫碳技術之市場分析，彙整出未來值得發展的五大重點技術領域。

二、難以減排產業之淨零追蹤
WEF預計到2030年，低排放技術將普遍達到商業化水準，因此目前主要發展方向為降低成本並擴大應用規模。以下將摘述六大難以減排的重點產業之主要脫碳技術及需求分析。

(一)鋼鐵產業
鋼鐵乃是排放量最大的製造業，占全球人為溫室氣體總排放量7%，預計到2050年全球鋼鐵市場需求將成長30%。若要實現2050年淨零目標，則需有60%的初級鋼達脫碳，目前使用之脫碳技術包含碳捕獲、氫氣和電化學。其中生產鋼鐵過程結合碳捕獲技術的發展較為成熟，但碳捕獲效率不高；而以綠氫於電弧爐(Electric Arc Furnace, EAF)中進行直接還原鐵(Direct Reduced Iron, DRI)的技術，則最具市場發展潛力。

(二)水泥產業
水泥產業占全球人為溫室氣體總排放量的6%。預計到2050年全球水泥市場需求將成長45%。水泥產業的排放源約有40%來自燃燒化石燃料加熱水泥窯時產生，另有60%則於石灰石熱解過程中釋放。因此，預估水泥產業實現淨零途徑的關鍵技術將以碳捕獲為主，並輔以電氣化和氫能降低排放。其中礙於結合碳捕獲技術製造水泥的生產成本比一般製程高出50-85%，市場中大多數的項目仍處於示範階段，預計到2030年方能達到商業化階段；至2040年，預估水泥窯電氣化和綠氫技術透過消除與能源相關的排放，有望降低對碳捕獲技術的需求。

(三)鋁業
鋁為排放最密集的製造業之一，占全球人為溫室氣體總排放量的2%，預計到2050年全球鋁市場需求將成長80%。製鋁產業的排放源主要來自以化石燃料冶煉原鋁過程，以及採用電爐精煉再生鋁的耗電量。因此，製鋁產業中最為直接的脫碳技術為低碳電力製鋁(可降低62%的排放量)，採用100%低碳電力電爐以廢鋼為原料生產再生鋁，而結合碳捕獲技術以及氫能製鋁則為目前處於發展初期之低排放技術。

(四)氨業
氨為化學產業當中排放量最高的產品，占全球人為溫室氣體總排放量的1.3%。預計到2050年全球化學肥料及工業用途的氨市場需求將成長37%。99%的氨是藉由煤氣化或甲烷蒸氣重組(Steam Methane Reforming, SMR)製氫後合成氨，其主要排放量來自製氫過程。因此目前脫碳技術包括電解、甲烷熱解和碳捕獲，其中電解及碳捕獲技術較為成熟，但生產成本仍高出一般製程的10%及40%。

(五)石油產業
石油產業所消耗的能源幾乎皆為化石燃料，並排放大量甲烷，其占全球人為溫室氣體總排放量的30%。IEA指出，預計到2050年石油需求將增加17%。

石油產業的排放源主要來自逸散的甲烷、燃燒、油井輸送和生產過程中的能源消耗、煉油的能源消耗和製程(如SMR產氫)。目前上游能源相關排放之脫碳技術已相當成熟，其中減少甲烷洩漏是最具效率及成本效益的方法，可有效減少高達70%的甲烷排放。

(六)天然氣產業
天然氣產業所消耗的能源幾乎皆為化石燃料，並排放出大量甲烷，直接由工業排放的占全球人為溫室氣體總排放量的4%。IEA預計若要達到2050年淨零目標，全球天然氣需求則需降低55%。

天然氣產業的排放源主要來自甲烷洩漏、提煉時的能源消耗、氣體加工時的能源消耗、液化天然氣(liquified natural gas, LNG)製程的能源消耗。其中甲烷占天然氣產業排放量的 65%，因此降低甲烷排放成為最具效率及成本效益的方式，目前主要脫碳技術包括CCUS和電氣化，並已達商業化階段。

三、重點技術領域
Frost & Sullivan彙整未來實現全球電力和能源脫碳之技術，將聚焦於以下五大領域(圖二)：

(一)儲能技術
全球目前儲能技術主要的創新方向在減少對稀土原料及單一供應地區的依賴，以提供更高效、耐用、永續、安全、易擴充的替代能源儲能技術。因此，衍生的創新技術聚焦於全釩氧化還原液流電池(Vanadium redox flow batteries, VRFB)、鋅離子電池(Zinc-hybrid cathode, ZHC, batteries)、鈉離子電池(Sodium-ion batteries)、壓縮空氣儲能(Compressed air energy storage, CAES)、儲熱/冷系統(Thermal energy storages, TES)、重力儲能系統(Gravity-based energy storage systems)等6項儲能技術。其中VRFB及ZHC較鋰離子電池有競爭優勢且商化技術較為成熟，預計2030年前者市場規模可達10億美元，後者則為13.7億美元。

(二)氫能
由於氫氣應用的廣泛性，使得綠色氫氣具優異的市場發展潛力，而其關鍵在於降低氫氣的均化成本(Levelized Cost of Hydrogen, LCOH)，以及研擬安全的氫氣輸送策略。目前市場中最具成本效率的製氫技術為甲烷蒸汽重組，其主要原理係從天然氣中分離氫氣。但SMR技術每生產1噸氫氣將隨之排放11噸CO2，因此需結合CCUS技術以降低碳排放；儘管電解製氫的碳排放量非常低，但其消耗的電力為SMR的2倍，成本則為SMR的3-10 倍。
而甲烷裂解(Methane Pyrolysis)則是新興的製氫技術，其以再生能源將甲烷加熱直到裂解而非直接燃燒，整個製氫過程中具備潔淨、高效率的特性，可實現零碳排放。因此甲烷熱解與SMR+ CCUS或其他製氫技術相比，為市場中兼具低成本、高效率等優勢的生產綠色氫氣技術。

(三)直接減排管理
二氧化碳及甲烷是溫室氣體的兩大主要來源，因此直接減排技術包含直接空氣捕獲(Direct Air Capture, DAC) 二氧化碳技術，以及先進的甲烷洩漏檢測技術。對於無法使用可再生能源替代化石燃料，或是難以減少排放的產業，可藉由DAC技術實現脫碳目標。捕獲之二氧化碳則儲存地底，或是再利用於食品業的碳酸飲料或與氫合成航空燃料等，預計2030年市場規模可達365億美元。
而甲烷是僅次於二氧化碳的第二大溫室氣體，但暖化速度是二氧化碳的28~36倍，因此在COP26聯合國氣候變遷大會上，有100多個國家承諾至2030年將減少30%的甲烷排放量。目前以先進的甲烷洩漏檢測技術，對傳輸管道持續監控，以最大限度地減少甲烷洩漏。

(四)能源效率
根據國際可再生能源總署(the International Renewable Energy Agency, IRENA)2019年二氧化碳排放源統計，約有9%來自建築物的排放，其中供熱/供冷占能源消耗的絕大部分，而在工業上更是有三分之二的能源用於加熱。因此，為工業及建築提供區域供熱/製冷成為重點技術領域。供熱及製冷的脫碳方案除以數位化的創新技術(如物聯網、數位分身、雲端分析等)提高能源效率外，更可藉由加熱設備電氣化(EAF、熱泵、鍋爐等)、導入綠氫生產綠色鋼鐵、廢熱回收(Waste heat recovery, WHR)及再利用等，達到淨零轉型的目標。
另一方面，無線電力傳輸技術(Wireless Power Technology, WPT)亦是政府及企業關注的焦點之一。透過短距的WPT可減少一次電池的使用，進而縮減電池回收過程的排碳量；長距的WPT則是為降低使用電纜傳輸電力，因其中絕緣材料六氟化硫導致氣候暖化的速度是二氧化碳的23,500倍。

(五)再生能源發電技術
在過去5年當中，太陽光電占再生能源發電投資的80%以上，技術發展重點聚焦於改善太陽能既有技術以提高能源生產效率及產能，進而降低均化能源成本 (Levelized Cost of Energy, LCOE)促進再生能源的應用。例如，發展第三代太陽能電池-鈣鈦礦提高能量轉換效率，或加裝單軸/雙軸太陽能追日系統，增加最大限度之產能。
此外，為解決設置太陽光電土地稀缺的問題，浮動型太陽光電(Floating Photovoltaic , FPV) 及建築整合太陽能(Building-integrated photovoltaics, BIPV)在人口稠密地區的市場正不斷成長。藉由FPV結合水力發電成為兩用發電系統，以減少輸配電的投資及提高太陽能光板的採光率，預估可增加5–15%的發電量。而一些國家也逐步將綠建築納入規範，強制使用100%再生能源，且以太陽能取代傳統建材，在結構表面安裝太陽能板，使建築物本身具有發電功能。