- 本文与台湾科技媒体中心合作，内文经泛科学改写。
- 本文转载整合自台湾科技媒体中心《「可逆电转气储能系统」专家意见》
- 资料更新至 2022 年 4 月 18 日，完整文章请见上方连结
最近，国际期刊《自然：通讯》发布一篇新研究〈可逆电转气系统用於能源转换於储存〉（Reversible Power-to-Gas systems for energy conversion and storage）。研究中提到，电转气（Power to Gas, PtG）是一个将电力转为气体，以更有效储存能源的技术，可逆电转气系统则可在电力不足时，反向提供电力。
过去这项技术因成本较高，而未被视为普遍的储能系统。因此这项研究开发了一个模型，来确定可逆电转气系统的经济可行性，发现在美国德州当前的氢价格下，可逆电转气系统已有经济竞争力。
一般将余电用来电解水产生氢气的系统，称为电转气（PtG）；而将氢气在需要用电时，转换为电力的系统，称为气转电（GtP）系统。这是使用两套不同系统的两种技术，目前气转电是成熟的技术，电转气则是仍在发展中的技术。而可逆电转气技术则是将这两个系统整合，使单一的系统具有电转气与气转电两种功能，是新兴发展的储能技术。
在走向零碳电力的过程中，储能系统是让电力调度更有弹性的关键，据此，台湾科技媒体中心也邀请专家，解析台湾「电转气储能系统」的技术进展。
台湾为什麽需要「电转气储能技术」？
元智大学机械工程学系教授 钟国滨 与 元智大学机械系教授暨燃料电池研究中心主任 翁芳柏 说明，因应 2050 国际净零排碳的共同目标，以国际上与台湾的碳中和规划时程，未来各国都将会有大於 60% 的高比率再生能源占比，所以即使可逆电转气技术难度非常高，世界各国（包括台湾）仍是争相投入这项新兴储能技术。
中央大学工学院能源科技研究中心主任暨台湾氢能与燃料电池学会理事长 曾重仁 进一步解释，台湾在未来 3-5 年内因再生能源占比不高，PtG 尚不具在大电网中的实用性。但 2030 年後，当再生能源占比增加至一定比例，PtG 将在部分地区与部分时段具有可行性，例如在与氢气相关的产业园区中可部署 PtG 系统，将日常工业余氢再回收利用於调节供电系统，绿电占比过高时也可逆向转换为氢气储存。
未来电网之储能需求应不会由单一技术满足，其中锂电池在短时间、快速反应方面具有优势，但 PtG 在大规模与长时间储能，将扮演更重要的角色。
台湾的电转气技术发展到哪里了？
所谓 PtG 是以多余的（或是电网无法容纳的）电能电解水产生氢气与氧气，以氢气形式储存能量。当需要用电时再将氢气之能量以燃气轮机或燃料电池转换为电能。
不过，钟国滨教授 认为，目前台湾再生能源比例偏低，九成以上的氢气来自石化业的低价灰氢（Gray Hydrogen）。且台湾的电力相对便宜，没有多余再生能源电力供应电转气，因此电转气的绿氢（Green Hydrogen）价格偏高。同时气转电的价格也偏高。上述这三点，是台湾近短期发展电转气或可逆电转气遇到的最大困难。
而翁芳柏主任认为，台湾短期内除了政策性的经费补助推广储能技术外，还需要进一步突破性发展储能技术，才可能达成国际订定的再生能源使用目标。但是台湾政府的能源决策单位，过去对於氢能的示范推广落後国际，因此，翁教授认为台湾氢能技术还未成熟，应将资源投入氢能研发及其他能源领域的补助。
不过，目前国际上最大的固态氧化物燃料电池（SOFC）发电应用公司 Bloom Energy 的量产，是在台湾进行产业代工。这篇论文所评估的 SOC 电转气储能系统与 Bloom Energy 技术相同，国内在研发与产业量产技术，应有国际竞争能力与优势。
台湾的问题与瓶颈，还是在於产官学的整合，以及落後於国际的氢能产业发展政策，以至台湾投资在氢能的研发与示范推广，大幅落後於已开发国家。
钟国滨教授补充，虽然台湾短期的大环境不利这个储能技术的发展，然对於绿（储）能与绿氢有大量需求的产业，如半导体产业的台积电与钢铁业的中钢，预期将率先於短期内投入采用这个技术，中长期将由储能业者以此技术取代部分锂电池储能。
参考资料
- 研究原文：Glenk, G. and Reichelstein, S. (2022). “Reversible Power-to-Gas systems for energy conversion and storage.” Nature Communications.
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