一、前言
國際能源署2023年淨零路線圖指出,短期減排目標雖可透過現有、可擴展且具成本效益的技術加以實現,但要實踐2050淨零目標,仍須持續創新。報告中估算,實踐2050年淨零路徑中,約有35%的排碳量需仰賴目前尚處於商業化初期的減碳技術,包括重工業和長途運輸等排放密集型產業相關減碳技術,未來需支持進行創新並透過示範方式促進推動,以加速進入市場應用。
示範階段經濟風險較高,且投入成本較龐大,因此往往需要政府投入資源,尤其是重工業、長途運輸、氫氣及合成燃料生產、生物燃料、再生能源,以及碳捕獲、再利用及封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)等能源領域,有迫切的技術示範需求。以下將根據報告中全球潔淨能源示範情況,摘述重要應用領域發展狀況,以及政府推動潔淨示範計畫的支持機制。
二、重要應用領域發展情況
(一)氫能及氫基燃料
2022年至2035年潔淨能源示範計畫的總預算中,超過270億美元的資金(約占總預算的一半)將投入生產氫氣或氫基燃料。其中電解產氫技術,具備創造共同效益的潛力,包括:協助解決再生電力的間歇性問題,並提供電網平衡服務和大規模儲能。此外,低排放氫氣也可透過結合CCUS技術的化石燃料生產。
氫能及氫基燃料示範計畫中,大多數系統零件技術已成熟,未來需整合現有技術、提高效能和規模,並降低風險,例如:根據需求,彈性調整提高或降低氫氣產量,以匹配再生能源發電的變動性,進而生產再生燃料,促進工業脫碳,並供應燃料電池汽車車隊。
代表案例:歐洲、日本與美國已投入大筆資金發展氫能經濟,其中美國2023年宣布「氫能樞紐計畫」(Hydrogen Hubs Program, H2Hubs),投資金額達80億美元,設立七個區域潔淨氫能中心,並支持潔淨氫能生產、儲存、運輸及終端應用的發展[1]。
(二)發電及儲能
發電示範計畫可用資金總額約為160億美元,約占資金總額的四分之一,其中核能發電大型設計和小型模組化反應器等計畫資金90億美元,其他再生能源計畫(浮動式離岸風力發電機、結合CCUS 技術的生質能發電技術、海洋波浪能和先進太陽光電)可用資金約40億美元。
代表案例:在核能方面,如美國2024年宣布投資9億美元支持核能技術發展,包含先進小型模組化反應爐計畫(Generation III+ Small Modular Reactor Program)[2] ;英國Rolls-Royce SMR 計畫於2021年獲得政府『先進核能基金』(Advanced Nuclear Fund)補助2.1英鎊[3] 。在浮動式風力發電方面,如英國2023年啟動浮動式離岸風電製造投資計畫(Floating Offshore Wind Manufacturing Investment Scheme, FLOWMIS),提供高達1.6億英鎊的補助,包含發電機、關鍵零組件等製造、安裝、維運,並擴大離岸風力發電基礎設施建設[4] ;法國的Pennavel 計畫是全球首座商業規模的浮動式風電場,裝置容量 270 MW,預計2028年開始建設,至2031年正式營運 [5]。
(三)工業減碳
約20%的潔淨能源示範計畫預算將用於工業示範,總投入金額近110億美元,遠低於氫能和發電等供應端項目的資金。資金主要分佈在水泥生產(佔總投資45%)、煉鋼(佔總投資25%)、化學品(佔總投資15%)、生產鋁(佔總投資5%),未來可進一步分析優先示範應用類型,以解決工業領域緊迫的創新需求(例如:在不同工業領域的供熱技術)。
代表案例:英國與塔塔鋼鐵英國公司(Tata Steel UK)聯合投資12.5億英鎊建造一座新型電弧爐煉(Electric Arc Furnace, EAF)鋼廠,預計2027年啟用,年產300萬噸低碳鋼,較高爐煉鋼可減少90%的排碳量[6] ;澳洲將由「綠色產業轉型基金」(Powering the Regions Fund, PRF)提供一項10億澳幣的補助計畫,推動氫能煉鋼,支持綠色鋼鐵供應鏈和在地鋼鐵廠轉型,以及低碳鋼出口[7] 。
(四)運輸
用於交通運輸示範計畫的資金僅占2022年至2035年總資金的 2%,不及15億美元,其中大部分資金用於航空業(佔交通運輸總投資金額近70%)、公路運輸(包括電池生產和回收)和航運。航空和航運領域的技術發展方向依重量和尺寸而有所不同,小型飛機或船舶以電氣化為主,大型則以合成燃料(如氫基燃料或生物燃料)。計畫仍以現有內燃機為基礎,較少開發替代動力系統等終端設備。在公路運輸方面,電池及氫燃料電池技術已逐漸成熟,可應用於乘用車、箱型車和巴士等市場。因此,計畫主要著重加氫站及充電站等基礎設施。
代表案例:美國2024年底發布「中重型車能源與排放創新行動計畫」(An Ation Plan for Medium and Heavy-Duty Vehicle Energy and Emissions Innovation),計畫中根據車輛運輸特性擬定不同減排技術策略,包含擴大部署純電動車、燃料電池電動車、永續液體燃料、混合動力電動車、插電式混合動力電動車和氫內燃引擎車等技術路線[8]。
(五)碳管理
碳管理係指用於捕獲、運輸、利用和儲存二氧化碳的技術和設備,儘管目前碳管理技術已相當成熟,但在許多應用領域尚未實現商業規模運作,例如水泥生產、煉鋼、甲烷重組製氫以及直接空氣捕獲等碳捕獲應用;碳運輸和儲存的基礎設施;碳終端應用及航運領域等。此外,亦需擴大示範捕獲率更高的先進捕獲技術。
目前潔淨能源示範計畫約有200億美元分佈在CCUS相關領域,包含低排放氫能(佔碳管理總投資金額近50%)、難以減排產業、去除二氧化碳、二氧化碳運輸和儲存基礎設施,以及石化發電。
代表案例:挪威透過Longship計畫補助企業建立CCUS完整價值鏈,包含海德堡材料公司(Heidelberg Materials)的水泥產業碳捕獲示範場域;以及由北極光計畫 (Northern Lights Project)開發和營運全球首個跨境運輸和儲存二氧化碳設施[9]。
三、全球支持潔淨能源示範的政策案例
2022年至2035年潔淨能源示範計畫主要集中在北美(約占總資金60%)、歐洲(約占總資金25%)、中國(約占總資金10%)以及亞太地區的已開發經濟體,例如澳洲、日本和韓國。
(一)美國
1. 潔淨能源示範辦公室(OCED)
美國2021年成立潔淨能源示範辦公室(Office of Clean Energy Demonstrations, OCED),負責監督聯邦層級潔淨能源示範投資資金約250億美元,投資計畫包括:氫能中心(80億美元)、碳管理(70億美元)、工業(63億美元)、核能發電(33億美元)、儲能(5億美元)和分散式能源系統(5000萬美元)等領域。
2. 國家潔淨氫能戰略與路線圖
該路線圖引入綠氫實現脫碳的途徑,發展氫氣中心、工業應用,以及重型公路運輸、航空和航運等示範計畫。
(二)歐盟
1. 歐洲投資銀行(EIB)-突破能源催化劑夥伴關係
EIB與突破能源催化劑將在2022年至2026年規劃8.2億歐元,投入氫氣、永續航空燃料、直接空氣捕獲和儲能相關領域的示範計畫。
2. 歐盟創新基金
歐盟創新基金將在2020年至2030年提供約400億歐元,用於示範創新低排放技術,促進商業化,並透過出售排放許可證的方式資助示範計畫,其價格為75歐元/噸二氧化碳(依碳價訂定),進而有效地將二氧化碳資金用於脫碳。
3. 歐洲共同利益重要計畫(IPCEI)
歐盟從2018年開始啟動IPCEIs,旨在透過資助由多國共同合作的計畫促進歐盟協作創新,其中6個IPCEI計畫與潔淨能源相關、2個與電池相關(獲得61億歐元的資助)、4個與氫能相關(獲得189億歐元資助)。預計IPCEIs每投入1歐元公共資金,可帶動1.5歐元私人投資。
4. InnovFin能源示範計畫
到2022年,將為示範計畫提供高達7,500萬歐元的貸款、擔保和準股權投資,並聚焦於再生能源、智慧系統、儲能和CCUS領域相關示範計畫。
5. 連接歐洲設施—能源
連接歐洲基金投資建立歐盟基礎設施,包括投資能源部門建立二氧化碳網路(運輸和儲存)、建立氫氣和氨的生產設施,以及建置智慧電網。
(三)中國:國家重點研發計畫
「十四五」規劃(2021-2025年)加強對能源創新的支持,其研發和示範計畫預算可能超過目前每年30億美元的水準,IEA估計,中國在此期間的能源研發支出成長幅度將超過每年7%,推動氫能、儲能和智慧電網等領域的創新。
(四)澳洲:國家能源效率策略
澳洲2024年發布國家能源效率策略,支持潔淨能源示範。澳洲再生能源署 (ARENA)於2022年設立「區域供電基金」,撥款19億澳元(13億美元)用於支持工業脫碳,提供測試及示範計畫支持。
(五)日本:2024年綜合創新策略
日本政府每年發布綜合創新策略,以實現第六期科學、技術與創新基本計畫(2021年)、2050碳中和綠色成長戰略(2020年)和環境創新策略(2020年),其2024年綜合創新策略包括核融合、再生能源、淨零建築和永續航空燃料等領域的潔淨能源示範。
[1] 美國潔淨能源示範辦公室(Office of Clean Energy Demonstrations, OCED), Regional Clean Hydrogen Hubs. https://www.energy.gov/oced/regional-clean-hydrogen-hubs-0
[2] 美國潔淨能源示範辦公室(Office of Clean Energy Demonstrations, OCED), Generation III+ Small Modular Reactor Program. https://www.energy.gov/oced/generation-iii-small-modular-reactor-program
[3] 英國官方網站GOV.UK,Advanced Nuclear Technologies(2024.06更新). https://www.gov.uk/government/publications/advanced-nuclear-technologies/advanced-nuclear-technologies
[4] 英國官方網站GOV.UK, Floating Offshore Wind Manufacturing Investment Scheme. https://www.gov.uk/government/publications/floating-offshore-wind-manufacturing-investment-scheme
[5] Euro News (2024.06.30). France, Norway, UK: Which countries are leading the floating offshore wind race? https://www.euronews.com/green/2024/06/30/france-norway-uk-which-countries-are-leading-the-floating-offshore-wind-race
[6] Envirotec (2024.12). Tata Steel UK and JCB sign MOU for supply of low-emissions ‘green’ steel. https://envirotecmagazine.com/2024/12/18/tata-steel-uk-and-jcb-sign-mou-for-supply-of-low-emissions-green-steel/
[7] 澳大利亞聯邦產業科學資源部(Department of Industry, Science and Resources, DISR) (2025.03.07). New fund will position Australia at the centre of the global green iron market. https://www.industry.gov.au/news/new-fund-will-position-australia-centre-global-green-iron-market
[8] 科技發展觀測平台(2024.12),美國中重型車能源與排放創新行動計畫。https://outlook.stpi.narl.org.tw/index/tdop/4b11410093cfb98e0193dc9e90b021cc
[9] Northern Lights. About the Longship project. https://norlights.com/about-the-longship-project/