清潔燃料氨對碳中和的作用及價值鏈的構築

        面對全球邁向碳中和的積極趨勢,日本將氨視為達成碳中和目標的關鍵能源,並正在積極推動相關能源政策與價值鏈的構築。日本的燃料氨相關政策動向始於2020年3月的新國際資源戰略,其中確立擴大燃料氨的利用。隨後,燃料氨氮在2020年12月被定位為綠色成長戰略的重點領域之一。在2021年10月的第六次能源基本計畫中,更要求2030年的電源構成中,約1%的發電量由氫與氨發電承擔,成為大力推進的動力。此外,日本於2023年提出氫基本戰略(草案),為加快實現氫、氨社會,設定2030年氫和氨合計最高引進 300萬噸/年,2050年2000萬噸/年的目標。

        為了促進低碳氫等的供給和利用,2024年1月公佈了包含價值差異支援、基地建設與保安合理化等在內的支援政策中期彙總,並於同年5月通過了《氫社會推進法》。該法規將低碳氫的CO2當量排放值定為0.87kg-CO2e/kg - NH3以下,要求相較於傳統化石燃料製取的「灰色」氫或氨,CO2排放量需削減約七成。

        氨作為氫能載體具有顯著優勢,根據國際能源署(IEA)的分析,若將海外製造的氫載體供給日本,目前在經濟上氨更具優勢,其主要特點包括:氨可直接利用,有助於抑制成本;燃燒時不排放CO2,可直接為碳中和化做出貢獻。此外,氨作為海上運輸的原料在世界範圍內流通,供應鏈已確立,成本結構明確。因次預期在發電廠和化工廠等受管理的地區運用時,技術和成本方面的難度較低。

        在氨的利用技術方面,日本的直接燃燒技術方面領先於世界,並期望將此技術推廣至國際。氨的製造、運輸和儲存技術已基本確立,因此,面向碳中和的價值鏈構築中,利用技術的確立成為重要課題。利用技術的展開預計以燃煤發電燃料轉換為開端,逐步擴展到中型燃氣輪機、大型燃氣輪機聯合循環、船舶發動機和工業爐等領域。

        在燃煤發電領域,2024年4月,JERA(捷熱能源公司)在碧南火力發電廠實施了世界首台大型商用燃煤發電機組的燃料氨20%轉換大規模實證試驗,其額定輸出功率為100萬瓩。結果顯示NOx排放與轉換前同等或更低,SOx減少約20%,證明在大型商用機組上利用氨燃料的可行性。在燃氣輪機方面,IHI和三菱重工正開發2MW級和40MW級的氨專燒系統,目標在2025年後實用化。在工業爐方面,AGC、大陽日酸等公司已成功進行世界首項採用玻璃熔煉爐的氨專燒實證試驗。在船舶發動機領域,日本郵船打造之世界首艘商業用氨燃料船已於2024年8月完工,氨運輸船則計畫於2026年竣工。

        為應對燃煤發電燃料轉換所帶來的巨大清潔燃料氨需求,構築新的供應鏈至關重要。全球正在研究多個向日本輸送清潔燃料氨的製造和輸送項目,其中許多以2030年之前實現為目標。在日本,政府正在支援構建燃料氨的供應基地,例如在苫小牧、中部、泉北、周南和相馬等地區,都在研究建設氨的接收、儲存和供給基地,並推動區域性的廣域供應鏈構想。

        總結來說,燃料氨是面向碳中和的有效、現實且可早期利用的能源。日本在全球率先起步引入清潔燃料氨,透過政府支援、低碳供應鏈的引進以及技術開發的進展,燃料氨的實際應用期待正在提高。未來,確保安全和共用資訊亦是關鍵,日本清潔燃料氨協會(CFAA)將加速推進各項工作,以解決燃料氨引入面臨的各種課題,並期望能引領亞洲、太平洋地區燃料氨市場的形成。

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  「清潔氨」(clean ammonia)被看好是未來能源之星

(摘自:世界金屬導報 N.2724 B14-15 2025-06-24)