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新加坡的國家氫能策略 Singapore’s National Hydrogen Strategy
2022/10
Ministry of Trade & Industry
https://www.mti.gov.sg/Industries/Hydrogen
一、前言
全球政府及企業正增加投資、開發氫能新技術並建立低碳氫供應鏈,新加坡當局亦將低碳氫列為主要脫碳途徑,支持加速新加坡到2050年達到淨零排放,同時提升國內能源安全和韌性。尤其新加坡國內再生能源的資源有限,低碳氫可在電力部門脫碳發揮重要作用。因此,新加坡政府針對碳捕獲、利用與儲存(carbon capture, utilisation, and storage, CCUS)及氫能(涵蓋開發氨裂解的催化劑、甲烷裂解技術)等低碳技術,除在2020年低碳能源研究計畫(Low-Carbon Energy Research, LCER)第一階段中投入5500萬新加坡幣外,第二階段更補助1.29億新加坡幣的研發基金。

因此,新加坡政府根據國內各產業總體排放概況,針對電力、工業、海運、航空,以及陸路運輸等關鍵領域,訂定氫能相關政策及執行措施以實踐淨零排放。

新加坡國家氫能策略共有5個關鍵重點:
(1)透過先期項目試驗先進氫能技術;
(2)擴大投入研發並突破關鍵技術發展瓶頸;
(3)尋求國際合作以建立低碳氫供應鏈;
(4)進行土地和基礎設施的長期規劃;
(5)支持人才培訓並促進氫經濟廣泛發展。

二、關鍵領域的氫能政策及執行措施
(一)電力
電力產業的溫室氣體排放量約占新加坡的39.8%,因此脫碳電力對於到2050年實現淨零排放至為關鍵。2019年新加坡已制電力產業脫碳計畫,同時確保電力系統的安全性及可靠度,並確定電力產業的4個發展重點:天然氣、太陽能結合儲能系統、區域電網,以及低碳燃料。其中,低碳氫即為新加坡重點發展的低碳燃料,預計2050年達電力需求的50%。

1.氫氣發電
目前氫能發電應用已達商業化程度,主要發電技術包含:
(1)氫燃料電池
燃料電池的發展優勢在於將氫氣轉化為電能相較燃氣輪機更加節能,然而燃料電池技術需使用高純度氫氣導致其生產成本相當高昂,再加上大規模部署時需占用大面積土地,因此仍有待改進相關技術。

(2)燃氣渦輪機
目前已可混燒高達30-50%氫氣的聯合循環燃氣(Combined Cycle Gas Turbine, CCGT)發電系統,且已達商業化程度的公用事業規模應用,目標在2030年實現商業規模的全燃氫CCGT。其發展優勢在於從使用部分混燒氫氣到使用100%氫氣只需要對既有設備進行較小幅度的改造,對發電業者而言其減排成本相對較低。

2. 氫氣進口、儲存設施和分配網路
除了氫氣發電的最終用途應用外,亦需完善儲存及輸送氫氣的基礎設施。氫氣可使用氫氣專用管道輸送,也可在既有管道中與天然氣混合輸送,但目前僅可以混合10%的氫氣進行輸送。

未來新加坡配電網的規劃必須包含氣氣專用管道,以及混入既有天然氣管道,並針對載體類型、安全性、地上和地下空間可用性等影響因素,研發高效且安全的氫氣輸送方法。

(二)工業
工業約占新加坡國內GDP的21%,同時也是碳排放占比最高的產業,其2020 年占新加坡總排放量的44%。低碳氫為降低工業排放、實現永續生產和製造的關鍵途徑之一,其主要用途如下:

1. 氫氣作為工業原料
氫氣可作為多種工業過程的原料:包括半導體晶圓製程、生產食品以及煉油廠和化工廠應用等。隨著企業脫碳轉型生產永續產品(例如:生物燃料與合成燃料),預計未來低碳氫的市場需求將呈現成長趨勢。此外,氫氣亦可用於生產永續性化學產品,例如:合成畜牧業的飼料添加劑-甲硫胺酸。

2. 氫氣作為替代燃料
透過使用低碳氫氣部分或完全替代天然氣等化石燃料,可降低化石燃料燃燒產生的碳排放。新加坡擬結合低碳氫替代化石燃料以及碳移除(Carbon Removal)技術,以實現工業的燃料脫碳。

(三)海運
新加坡擁有全球最繁忙的貨櫃轉運港口及全球最大的燃油補給中心,是全球主要的海運樞紐,其脫碳策略備受關注。其於2022年3月公布海運脫碳藍圖,評估在國際海運多元燃料轉型的驅動下,將聚焦生物燃料、甲醇、氨等低碳船用燃料,擬建立綠色數位海運廊道以實現永續海運。

IEA估計,未來氨將滿足45%的國際海運燃料需求,並在2050年實現全球淨零排放,因此新加坡海事及港務管理局(Maritime and Port Authority of Singapore, MPA)與相關產業共同推動氨燃料,建立相關供應鏈,並加速其在國際海運中的部署。

(四)航空
2022年9-10月期間舉行的第41屆國際民用航空組織(International Civil Aviation Organization, ICAO)大會中,通過國際空運到2050年實現淨零碳排放的重要目標,未來國際空運需擴大採用低碳解決方案。根據ICAO研究報告,永續航空燃料(Sustainable Aviation Fuel, SAF)將成為全球空運脫碳的主要路徑,而短途航班則可利用電力和氫等相關技術來減少排放。

新加坡已著手轉型為綠色航空產業,2022年7月新加坡民航局(Civil Aviation Authority of Singapore, CAAS)、新加坡航空(Singapore Airlines, SIA)及投資公司Temasek共同合作一項試點計畫,將SAF 應用於新航和酷航在Changi起飛的航班中。

另外,低碳氫也將成為國際空運脫碳的重要路徑。就短期發展而言,新加坡將低碳氫用於支持 SAF以及其他永續燃料及生產化學產品;在中期發展層面,氫燃料電池可用於航空產業地面車輛當中;就長期發展而言,則以液化氫作為氫動力飛機的潛在燃料來源。

(五)陸路運輸
新加坡的目標是發展更加環保、永續的國內運輸產業,並提出到2040年的總體陸路運輸規劃,鼓勵步行、自行車等交通方式。此外,新加坡亦致力於推動車輛電氣化,以實踐2040年100%潔淨能源汽車的願景。在鼓勵採用電動車同時,新加坡也規劃其他潔淨能源替代品的發展,例如:氫燃料電池。

三、小結
新加坡將低碳氫及其各種載體形式視為廣泛且具高度發展潛能的脫碳途徑,但由於全球供應鏈及關鍵技術的不確定性,再加上目前新加坡國內未達規模經濟效益,因此規劃採取漸進方式部署國內氫能基礎設施。除了透過探索項目進行試驗之外,亦同時完善監管措施、培訓相關勞動力,並針對基礎設施和勞動力進行長期規劃,以擴大部署。此外,新加坡亦著重投資研究創新解決相關關鍵技術瓶頸,進而促進研究成果商業應用。

最後,報告中提出國際夥伴關係亦為推動氫能的關鍵因素,尤其是國際通用的產地認證方法及排放強度標準,對於促進國際貿易和氫的全球接受度至關重要。
謝汎琪
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