一條從無到無的管線
這條長達 400 公里的歐洲氫能骨幹管線,既無供應商、也無承購方——一條從無到無的管線——帶來了關鍵教訓:減碳成敗取決於需求的務實評估,而非技術上的雄心壯志。
從未實現的電網擴建
歐洲早在 2000 年代末期便已知曉,深度電氣化將大幅提升電力需求。保守情境預估,至本世紀中葉需求將成長 40%~70%;單就德國而言,預計至 2035~2040 年,年用電量將從 500 TWh 躍升至 650~750 TWh。這需要及早且持續地擴建輸電網路,將再生能源電力從發電中心輸送至工業需求區。
然而,擴建從未以所需速度實現。德國的風電與太陽能裝置容量增長遠快於輸電建設——陸域風電容量從 2010 年的 27 GW 成長至 2020 年代初期的逾 60 GW,但主要的南北輸電廊道卻落後了十年。結果是:德國每年棄置超過 6 TWh 的再生能源電力,部分地區的棄電率甚至超過 10%。這些電力早已透過躉購費率支付費用,原本可以取代化石燃料發電,卻因電網無法輸送而白白浪費。
棄電製造了電力過剩的假象,而氫能倡議者正是以此作為大規模電解的正當理由。實際上,棄電反映的是電網瓶頸,而非充裕的廉價電力。在受限區域建設電解槽並無法解決瓶頸問題——只會增加競爭性負載、推高當地電價,同時仍需輸電投資。
中國與印度採取了相反策略
兩國皆在需求之前先行建設輸電網路,成效顯著:棄電率降低,再生能源整合速度加快。
中國大舉投資特高壓輸電,建設逾 40,000 公里的特高壓線路,將西部及北部地區的風電與太陽能輸送至東部工業中心。儘管 2010 年代初期部分省份的棄電率曾超過 10%,但持續的電網擴建使全國平均棄電率在 2020 年代初期降至個位數低檔,即便再生能源裝置容量仍在快速成長。
印度則透過協調性的國家規劃,採取類似邏輯,配合其 2030 年前達成 500 GW 非化石能源裝置容量的目標,同步加速輸電建設。藉由優先建設再生能源外送廊道及區域間聯絡線,印度降低了擱淺資產風險並控制棄電率。兩國皆將輸電線路暫時閒置視為正常特徵而非失敗,使潔淨電力得以在電氣化擴展時順利送達需求端。
七項關鍵政策教訓
教訓一:基礎設施無法創造市場
氫能骨幹計畫假設只要管線存在,用戶自然會跟進。這忽視了數十年來的能源系統經驗:需求跟隨的是價格與可靠性,而非地下的鋼管。工業用戶需要長期價格確定性與競爭對等條件。綠氫價格每公斤 8~12 美元,無法與每公斤 1~2 美元的化石氫或每度電 0.05~0.08 美元的直接電氣化競爭。任何管線容量都改變不了這個算術。在沒有具約束力的承購協議下建設基礎設施,只是將風險從私人投資者轉嫁給電費用戶與納稅人。
電力輸電則有本質上的不同。廣泛且持續成長的需求早已存在於家庭、商業、工業及運輸部門。電動車、熱泵、資料中心與工業馬達,連接的是一個已服務數億用戶的既有系統。當輸電建設先於負載完成,便能立即讓低成本發電送達既有用戶、減少壅塞、降低批發電價並提升可靠度。不同於需要在特定節點開發全新市場的氫能管線,電力輸電從通電那一刻起,便服務於一個既有且持續擴張的市場。
教訓二:材料與轉換損耗會殘酷地累加
政策模型一再採用樂觀假設,壓縮或忽略損耗。電解效率被假設為 75%~80%、壓縮與儲存損耗被最小化、管線損耗被忽視、再轉換損耗被視為次要問題。當這些損耗累加後,透過氫能傳輸 1 度有效能源,往往需要在發電端投入 2.5~3.5 度電。直接電氣化通常僅需 1.05~1.2 度電。將這兩種路徑視為可互換的政策,會錯誤配置稀缺的潔淨電力並推高系統成本。
教訓三:機會成本極為驚人
投入氫能管線、儲存洞穴及閒置電解槽的資本,就是未能投入電網強化、配電升級及穩定再生能源發電的資本。歐洲氫能骨幹預計耗資 800~1,000 億美元。相較之下,將 1,000 億美元投資於輸配電,可釋放數百 GW 的再生能源容量,並支持數千萬輛電動車與熱泵。以每投入一美元所能避免的燃料成本及減排量衡量,兩者的報酬率完全不在同一個層級。
教訓四:全球競爭力凌駕於區域願景
歐洲的綠色鋼鐵策略假設客戶願意為氫基鋼鐵支付每噸 100~200 美元的持久溢價。這與觀察到的市場行為相悖。汽車與營建業買家在全球市場中運作,利潤空間極為有限。即便每噸溢價 100 美元,換算後每輛車便增加數十美元成本,這在競爭激烈的市場中至關重要。若政策依賴溢價而非成本削減,擁有更便宜電力、更完善輸電網路及更近鐵礦資源的地區生產商,將削價競爭取代歐洲生產商。
教訓五:制度學習速度至關重要
過去十年間,反對廣泛將氫能用於能源的證據持續累積。電池成本從 2010 年的每度電逾 1,000 美元,降至 2020 年代初期的不到 150 美元。熱泵效能提升、成本下降。電網級儲能規模化速度超出預期。氫能成本卻未呈現類似軌跡。然而政策框架調整緩慢,因為模型、補助計畫與官僚體系的任務指標,皆建立在早期假設之上。有效的氣候政策需要建立機制,強制定期依據實際數據重新評估,並願意終止表現不佳的計畫。
教訓六:順序決定成敗
電氣化會增加電力需求。這項需求應觸發對發電與輸電的早期投資,而非跟隨其後。歐洲顛倒了這個順序——快速建設間歇性再生能源發電,卻未充分擴建電網,然後試圖透過創造氫能需求來吸收由此產生的失衡。
有效的順序相當直接:首先,擴建輸配電以消除棄電並減少壅塞。其次,電氣化已具成本效益的終端用途——輕型運輸、空間供暖、低溫工業熱能。第三,將剩餘潔淨電力配置給沒有直接替代方案的利基型氫能用途——例如氫是唯一可行分子的工業原料。這樣可將能源浪費降至最低、減少總系統成本,並將氫能限縮於其低效率無可避免而非自行選擇的角色。
教訓七:雄心需要紀律
這不是反對雄心的論點——而是呼籲紀律。減碳受限於物理定律、資本與時間。假設需求會自行出現、忽視電網現實、或將所有潔淨分子與電子視為可互換的政策,將重蹈覆轍。
前進之路
及早建設電網。讓真實需求牽引基礎設施就位。審慎使用氫能作為工業原料,而非萬用瑞士刀。若政策依循證據而非願景,轉型將更快且成本更低。歐洲需要放下氫能夢想,致力於快速建設其所需的網狀高壓直流電網。