為何『氫能經濟』沒有意義？
Why a hydrogen economy doesn't make sense
http://www.physorg.com/news85074285.html
電力經濟才是王道。
By Lisa Zyga
December 11, 2006
在一項最近的研究中，燃料電池專家 Ulf Bossel 說明氫能經濟（
hydrogen economy）是一種很浪費的經濟。要把氫從天然化合物（如水、天
然氣、生質(biomass)）當中分離出來、藉由壓縮或液化將這種輕氣體包裝
、將能源載運到使用者那裡，再加上透過燃料電池，將它轉換成有用的電能
時，都需要大量的能源，只剩下 25% 的能源有實際用途 -- 這樣一個讓人
無法接受的數字，沒法在一個永續發展的未來中運作經濟。只有利基式的應
用，例如：潛艇、太空船才適合用氫。
"要從天然化合物當中分離出氫來需要更多的能源，而且在它使用之後就無
法復原了，" Bossel 解釋道。"因此，摒棄天然氣而改用這種新的化學能載
體（攜帶能源的東西）並沒有意義，它只會增加天然氣的消耗，並且排放二
氧化碳。相反地，那些愈來愈少的石化燃料，必須要能夠被那些可以再生的
來源所取代。"
當來自世界各地的科學家將這些科技拼湊在一起的同時，Bossel 卻採取更
為寬廣的方式看待，用氫來攜帶能源，在實際上有多可行。他對於氫能經濟
的全面分析證實，在物理定律下，其結果將無可避免地會有較高的能量損失
，這表示氫能經濟將不會成功。
"那些被記者們歌頌所的氫能優勢（無毒、燃燒後會成為水、在宇宙中相當
豐富等等）都會使人誤解，因為氫的製造端賴所能取得的能源與水，這二者
都愈來愈少，而且會變成政治性議題，一如今日的石油與天然氣，"
Bossel 說。
"此領域現在資金相當充裕，" 他繼續說。"我認為它在 '（布希）總統的倡
議下'，而非透過徹底的研究，打從開始就是一個錯誤（魚曰：另一種全民
大煉鋼？）。大批的經費太快過關了，而現在，甚至連那些好的科學家都濫
用它們，以便替他們學生或實驗室取得研究經費 -- 否則將面臨被解雇的風
險。不過這些物理定律都是恆久的，且不可能因為額外的研究、創投資金、
或過半選票而發生改變。"
即便如此，許多科學家，包括 Bossel，都預料要建立一個氫能經濟是可行
的，只不過它的完成，對於經濟效益來說，沒有任何意義，Bossel 爭論道
。（魚曰：他的意思是，這跟拿黃金來打造一輛垃圾車沒兩樣，是可以用，
但成本很高，沒有經濟效益。）
"在市場中，氫或許要能與它自己的能量來源相競爭才行，例如：電力網中
的 ('綠色') 電力，" 他說。"就這個理由而言，建立一種新能源載體是一
種必敗的解決方案。我們要解決的是『能源問題』而非『能源載體問題』。
"
一種浪費的過程
在他的研究中，Bossel 分析了不同種氫的合成、儲藏與傳送方式，不過到
目前，沒有一種方法能被證明比較優越。從一開始，氫就不會自然的存在，
它需要被合成。
"最終，氫必須要從可再生的電力，一開始透過水的電解來製造，" Bossel
解釋，"然後它所蘊含的能源又透過燃料電池，被轉換成電力，它會重新跟
氧結合成為水。透過電解作用將氫從水中分離，需要大量的電能，以及許多
的水。"
此外，氫也不是一種能源，它只是一種『能源載體』。身為一個載體，它所
扮演的角色就好像水力加熱系統當中的水，或是銅線當中的電子（魚曰：電
是一種優秀的能源載體，在超導狀態下，它幾乎不會損失。）當傳送氫時，
不管透過卡車或是管線，其所花費的能源成本都比那些已經建立的能源載體
，如天然氣或是石油來的高。甚至是效率最高的燃料電池都無法恢復這些損
失，Bossel 發現。相較之下，"風-到-車輪（wind-to-wheel）" 的電動車
效率都比使用氫燃料的汽車要大上 3 倍。
另一種頭疼的問題是儲存。當儲存液態氫時，某些氣體為了安全的理由，必
須要被釋出 -- 這表示 2 週之後，一輛車的燃料會損失掉一半，甚至沒有
開車的情況下都會如此（魚曰：這些揮發掉的氫，還會飄到臭氧層，跟那裡
的臭氧反應，造成臭氧層破洞愈來愈大）。此外，Bossel 發現輸出、輸入
效率不能夠超過 30%，而目前先進的電池，其循環效率也高達 80%（魚曰：
前幾天美國能源部發表的太陽能電池，效率也超過 40%）。在每一種解決方
案終，Bossel 發現，能源的輸入比所傳送的能源，要多 3-4 倍的係數（
factor）。
"透過氫或燃料電池，大約要設立 4 座再生發電廠，其輸出才抵的上一座供
給定居的或行動的消費者所使用的發電廠，" 他寫道。
"這些發電廠當中有三座所產生的能源，要用來恢復氫能經濟所產生的附帶
損失，只有一座才是產生真正有用的能源。"
這項事實，他證明，無法透過科技改進而產生改變。更確切的說，這（剩下
） 1/4 的效率是（扣除）基於氫能經濟所必要的程序以及氫本身的特性（
之後所得到的），例如：它的低密度與低沸點，那會增加壓縮或液化的能量
成本還有儲存設備的投資。
另一種選擇：電力經濟
在經濟效益上來說，這種用氫與燃料電池將氫轉換成電力的過程，至少比電
力網中的電力浪費 4 倍以上。事實上，電力的使用可能會有效率，如果它
直接送往設備的話。如果原始的電力能夠直接由電線供應，有 90% 可以用
於設備上。
"一個安全而能源永續的未來，其二個關鍵是，從可再生的來源取得能源，
並且能夠以最高的能源效率從來源送往服務，" 他說。"在這些可能性當中
，生物甲烷（biomethane，那在某些地區已經用於燃料車上）是很重要的，
不過只限於部份能量方程式上。來自於可再生來源的電力，將扮演主宰角色
。"
對 Bossel 而言，這表示聚焦在建設一個高效率的 "電力經濟。" 在一個電
力經濟當中，大部分的能源會透過電力以最高效率散佈，而且現存於基礎建
設當中的最短路徑就能夠被利用。電力經濟的效率，不會受到任何從物理能
到化學能再從化學能到物理能的浪費轉換而影響。相較之下，氫能經濟是基
於這兩種轉換（電解；燃料電池或氫氣引擎）。
"一個電力經濟可以提供最短、最有效率且最經濟的方式，來將永續的 '綠
色' 能源，傳遞給消費者，" 他說。"除了生物甲烷以及某些太陽熱能或地
熱能之外，風能、水力、太陽能、地熱能或燃燒廢棄物所產生的熱等等，都
可以轉換成為電力。電力可以提供車輛動力、建築物當中適當的溫度、熱度
照明與通訊，等等。"
"在一個永續能源的未來，電力將成為主要的載體。我們現在已經將我們的
研究聚焦在電力儲存，電動車以及將現存電力系統現代化之上。"
引用：Bossel, Ulf. "Does a Hydrogen Economy Make Sense?"
Proceedings of the IEEE. Vol. 94, No. 10, October 2006.
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