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LTN經濟通》白色石油問世 翻轉能源產業

2025/03/07 07:10

LTN經濟通》白色石油問世 翻轉能源產業比爾蓋茲形容,氫是可再生能源的「瑞士刀」。(擷取自中國社群媒體)

地球可能藏著數百億噸白氫

歐祥義/核稿編輯

〔財經頻道/綜合報導〕美國地質調查局地質學家估計,地球可能藏著數百億噸白氫,可滿足全球數千年氫需求。除了法國發現的白氫礦藏,之後在澳洲、美國、俄羅斯、西班牙和非洲等地也陸續發現了白氫的存在,顯示這種能夠在地下不斷產生的天然的潔淨能源,在地球上分佈廣泛且潛力巨大。

分析師表示,目前全球對於氫的需求量約為每年1億噸,世界多國正積極投入白氫的勘探和開發,尋求能讓白氫低成本開發,期望能在交通、工業和發電等領域的廣泛應用,徹底改變清潔能源產業。

比爾蓋茲曾形容,氫是潔淨能源的「瑞士刀」。 倘若未來白氫能達到商業化,將成為比灰氫、藍氫和綠氫更具經濟競爭力的能源選擇,對全球經濟將產生深遠影響。

市場預估,到2030年白氫產業價值達750億美元,全球氫市場價值超過 1200億美元、年消費量達1億噸。高盛則認為,到2030年,市場將增長一倍多達2500億美元,到2050年氫產業規模可望將破兆美元。

由於氫產業的未來具有可期待性,法國政府已批准多個氫勘探申請,計劃在未來數年內開展深入的勘探和開採工作,歐盟已將天然氫納入戰略性關鍵資源,資助研究項目(如HyAfrica),美國能源部也啟動探勘計畫,關注美國中西部地質結構,西非國家也希望通過白氫開發推動能源自主。

根據美國能源部高級研究計畫能源署發布的1份天然氫撥款資助公告指出,勘探者的目標應該是尋找1000萬噸以上的氫礦。

市場上也有大批投資者入市參與。據了解,目前澳洲的新創公司Gold Hydrogen和H2EX已獲得多份天然氫探勘許可,計劃在約克半島等地區進行試鑽和勘探。至於美國也有多家新創公司正在進行白氫的勘探和開發,包括Koloma和HyTerra。其中,Koloma獲得了比爾蓋茲約9100萬美元投資,用於在美國中部大裂谷系統開採白氫。

LTN經濟通》白色石油問世 翻轉能源產業法國發現一處氫氣礦床,是至今發現的最大的天然氫礦。(擷取自中國社群媒體)

能源脫碳新解方

全球積極從自然資源中持續獲取的再生能源(renewable energy)除了從太陽能、風能、水力發電、地熱能獲取,近年瞄準儲存於山脈間的氫氣,倘若未來能大量開採,有機會成為地球暖化危機下的新解方。

2023年5月法國能源公司(Francaise de l’Energie,FDE)在法國東北的洛林地區檢查廢棄礦井的沼氣風險時,無意中發現大量的天然氫礦藏,也被稱為白氫,又稱「天然氫」(Natural Hydrogen)或「地質氫」(Geologic Hydrogen),可能以巨大儲量存在於地殼之中。

法國地質專家預估,在法國發現的這一處氫氣礦床,儲量高達600萬至2.5億噸氫,這可能是歐洲至今發現的最大的天然氫礦,約足以為歐盟的脫碳目標做出重大貢獻。

白氫受關注,是因為比石化燃料更具永續性,因此被視有機會替代化石燃料的潛力能源,市場及科學家們對天然氫礦藏的開採未來寄與厚望。但特斯拉創辦人馬斯克卻指出,氫的產生幾乎都靠人工製造,並不會自然出現在地球上,所以不是只靠電解水產生,就是得靠裂化氫化物。

LTN經濟通》白色石油問世 翻轉能源產業全球已發現的天然氫地點,氫能「掏金熱」正蓬勃發展。(擷取自中國社群媒體)

歐洲山脈蘊藏大量天然氫

世界上有煤田、油田、天然氣田,但沒有氫田。氫和電一樣,都是透過其它能源生產製造出來的,所以是二次能源。長期以來,科學家普遍認為,分子結構最小的氫不可能存在於自然界中。

不過,隨著多項發現,證實了其天然氫的確存在地球上。例如,非洲馬利共和國於1987年在布拉凱布古村鑽探水井時,意外發現了高純度的氫氣流,至今已持續供應無碳電力超過11年。這些發現顛覆了過去認為氫氣僅能通過人工製造的觀點,證明了地球上確實存在自然生成的白氫資源。

與天然氣和電解製氫不同,存在於自然環境中的白氫,可透過許多方式產生,包括透過細菌轉化有機物,或由於地殼的放射性導致水分子分裂產生氫,或者水與富含鐵鎂的岩石(如橄欖岩)在高溫高壓下反應,生成氫氣,這個過程稱為「蛇紋石化」。這是目前市場認為,最有前途的大規模發電自然方法。

聖保羅大學和阿杜爾國家公園的研究員伊莎貝爾·莫雷蒂表示,地球的地殼和地幔中自然存在氫氣,可以在幾個地方找到,包括在大洋中脊、在蛇綠岩山脈中、在古代海洋岩石的殘餘物中,也可能在富含鐵的岩石附近。

《CNN》報導,一組科學家使用計算機模型來類比火星構造板塊的運動,並確定存在產生白氫的合適條件的區域,發現庇里牛斯山脈和阿爾卑斯山等山脈是潛在的熱點地區。

歐洲地質氫氣H2儲存設施。(法新社)歐洲地質氫氣H2儲存設施。(法新社)

藏於地底3000公尺 開採難度高

外媒指出,氫氣可能在數百萬年的漫長過程中產生。當這些岩石在地球表面附近被發現時,它們可能會形成重要的富氫區,可能可用於鑽探和大規模氫氧化氫生產。

據報導,為了到達地表,這些岩石在數百萬年的時間里被「構造挖掘」了超過2900公里的地幔。這個過程通過兩個主要機制發生,包括大陸分裂(允許地幔上升)和山脈的形成(將地幔岩石推到地表)。

專家指出,當構造板塊碰撞並形成山脈時,深層地幔岩被推到地球表面。在這些岩石上升到地表的地方可以找到氫氣的「熱點」。

而科學家也以電腦模擬顯示,山脈的寒冷環境加上水循環的增加,可能會產生更多的氫氣,透過山脈形成而出現的岩石的氫容量,比透過大陸裂谷被推到地表的岩石的氫容量高出20倍。

儘管白氫資源豐富,但面臨開採和利用等3個挑戰,包括探勘技術、開採技術和基礎設施等。專家指出,目前市場對於地下白氫的形成機制和分佈了解有限,也缺乏專門的勘探技術,主要是超過90%的氫存在於3000公尺深處,這使得提取變得困難,需要深入研究以確定其具體位置和儲量。

此外,因為白氫易於逸散,比天然氣更易燃,如果處理不當會引起火災和爆炸。因此,如何有效地開採和收集仍是技術難題,需要開發專門的設備和方法。加上氫氣的運輸和存儲需要特殊的管道和設施,目前的基礎設施尚未完善,需進行大規模投資和建設。

白氫被稱為「未來的無限石油」。(擷取自維基百科的William Neuheisel from DC, US)白氫被稱為「未來的無限石油」。(擷取自維基百科的William Neuheisel from DC, US)

白氫成本可降到1美元/公斤 遠勝綠氫、灰氫、藍氫

分析師指出,目前各種氫氣中,最常見的是用化石燃料天然氣製成的灰氫(天然氣重整)。藍氫(碳捕捉技術)製造方法相同,但可捕獲碳排放,綠氫(水電解)是利用清潔能源分解水產生。顧名思義,綠氫最環保,但價格昂貴且產量較少。

其中,灰氫每公斤成本約 1-2美元,但碳排放高。藍氫每公斤成本約 2-3美元,但仍需化石燃料。至於綠氫每公斤的成本約3-6美元,但受限於可再生能源供應。

專家認為,如果白氫能低成本開採,如頁岩氣革命的模式,其成本可能降至每公斤1美元以下、甚至更低,直接顛覆當前的氫能市場。

所謂的頁岩氣革命,就是自2007年以來,以美國頁岩油氣的開發生產技術突破為重心,結合液裂及水平鑽井兩項工程技術,開發極低滲透率與孔隙率的頁岩層。這兩項技術結合,把傳統著重於探勘風險的油氣探勘產業,推展至近似於製造業的工廠化開發模式。

專家表示,地球能夠通過主要與亞鐵礦物氧化有關的化學反應,不斷產生天然氫氣。由於生產相對穩定,甚至可以再生的,這讓天然氫氣成為比電解制氫便宜得多的資源。

舉例來說,目前在世界上,唯一1個正在開採白氫的非洲馬利,其一口氫氣井的生產成本約為每公斤1美元,而綠氫的生產成本約為每公斤6美元。

巴黎政治學院(Science-Po Paris)教授、氫氣專家米卡·梅爾德(Mikaa meed)指出,這將是世界上碳含量最低、價格最便宜的氫燃料。等領域的廣泛應用,推動相關產業的發展,創造新的經濟增長點。

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