WSP觀點/國際港口能源轉型的啟示－氫能源

國際海事組織(IMO)原設定2050年國際海運船舶排碳量需減少到比2008年少一半，但為符合全球2050淨零目標，IMO於今年(2023年)採用更具企圖心的目標，將國際海運船舶的淨零碳排目標年，提前到2050年。隨著全球對淨零排放的承諾逐漸深化，各國也開始意識到改變港口的能源來源至關重要，並積極籌劃未來港區能源轉型的藍圖。
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一、前言

氫能被視為未來具潛力的潔淨能源之一，根據國際能源署(IEA)的《氫能未來》報告，氫能夠應對多種關鍵能源挑戰，不僅能減少碳排放，還能替代傳統燃料，並提供電力；現有工業港口將可成為擴大氫能使用的重要樞紐站，港區氫能系統的基礎建設將是未來發展氫能的關鍵要素。

本文將透過對一些積極推動氫能發展的國際大港進行回顧，探討它們在港區氫能規劃方面的藍圖以及所採取的策略，為國內港口能源轉型的實施措施提供啟示。

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二、國外港口案例

1. 荷蘭鹿特丹港(Port of Rotterdam)-氫能系統建置

荷蘭鹿特丹港目標於2030年減少55%的港區碳排量；並在2050年達成港口零排放。為達成此目標，鹿特丹港計畫在短期內(再生能源產量不足時)採用藍氫1、綠氫​2混合使用；而在長期(再生能源產量充足時)則計畫全面使用綠氫。為此，港區逐步完善了氫能生產、儲存、運輸及使用等基礎設施，包括氫運輸管線網絡、綠氫能源中心以及進口專用碼頭等。說明如後。

圖 1、鹿特丹港新能源系統－氫能源示意圖   資料來源：Port of Rotterdam(2023), A New Energy System

A. 氫運輸管線網絡-建置運輸至港區內外之氫氣管道

鹿特丹港規劃的氫氣網絡全長超過30公里，預計將於2025年投入營運。並且於預計2030年起，國家氫氣網絡將串連港口、工業區及氫氣儲存場域，將使荷蘭成為歐洲氫能源中心的樞紐中心以及促使國際氫市場的成長，助長歐洲的能源自主性。

圖 2、荷蘭國家氫氣網絡   資料來源：Port of Rotterdam(2023)

B. 綠氫能源中心-生產、儲存、使用等基礎建設

預計在鹿特丹Maasvlakte區設置氫能轉換廠，該場域透過氫載體3的電解將港區離岸風電所生產的電力轉換為綠氫。目前鹿特丹港務局已與相關廠商簽訂計畫在2025年設置一座250MW電解槽(如圖3)。

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圖 3、鹿特丹氫能源中心規劃藍圖   資料來源：Port of Rotterdam(2023)

C. 進口專用碼頭-載運氫載體船舶之專用碼頭

鹿特丹Maasvlakte區將設置進口氫載體的液態氨專用碼頭(如圖4)，此碼頭配合現有儲存槽及管線系統的基礎設施，開發將氨轉化為氫氣的設施空間，未來將與國家氫氣網絡串聯，輸送氫氣。

圖 4、鹿特丹Maasvlakte氫載體的液態氨專用碼頭示意圖   資料來源：Port of Rotterdam(2023)

2. 日本橫濱港與川崎港-氫能源規劃藍圖

日本國土交通省提出碳中和港口計畫書(Carbon Neutral Port, CNP)，以實現2050年港口碳中和為目標；而兩港預計以氫能源作為港口碳中和的主軸措施，並導入及建設所需之相關基礎建設，如圖5所示。

圖5、橫濱與川崎港港區碳中和規劃示意圖   資料來源:日本國土交通省(2023)，碳中和港口(CNP)計畫書。

A. 港區氫能源設施建置

港區氫能源設施主要包含：製氫廠、儲氫罐、加氫站、氫氣管道等基礎建設。因製綠氫的過程，需要足夠的再生能源，故橫濱港除了港區自產的太陽光電外，也與鄰近港口-鹿島港合作整合風能的供需及產業鏈，由鹿島港運轉與生產風電，橫濱港則提供風電零組件廠商的進駐製造基地，生產的電力則提供給製綠氫使用。

圖 6、港區氫能及相關再生能源設施圖   資料來源: Ports and Harbours Bureau

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B. 潔淨燃料加注船舶及設施

為鼓勵航商業者使用潔淨燃料4，除符合國際海事組織對船舶排放法規要求外，也對日本的淨零排放目標有所貢獻，日本東京港務局自2021年4月起，對進入橫濱港與川崎港的天然氣(LNG)動力貨櫃船、氫動力驅動的船舶及LNG加注船，實行免徵進港費措施，有效期為５年，至2026年3月。目前橫濱港區已開始發展LNG、氨、甲烷等多元潔淨燃料之加注船舶設備，以應對未來IMO船舶淨零的目標。

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圖 7、潔淨燃料加注船舶圖

回顧鹿特丹港及川崎港與橫濱港的能源轉型推動措施，主要以氫能作為發展主軸，港區氫能源系統的規劃採短期藍氫，長期綠氫的階段性策略，相關措施包括，基礎設施的建置、製氫所需之其他再生能源(太陽光及風電)發電設置容量提升、進口氫載體之專用碼頭建置、港區導入潔淨燃料加注船舶。

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三、總結

兩個國際大港的能源轉型示範了氫能源的潛力，並提出了在氫網絡、產製設施和船舶運營方面的關鍵措施，以下為三項可借鏡之處：

• 氫氣管道和網絡：鹿特丹港規劃超過30公里的氫氣管道網絡，並預計與國家氫氣網絡相連接。氫氣管道網絡的規劃有助於將氫氣運輸到港區內外，從而推動國內氫能源的使用，以及促進國際氫氣市場的增長。

• 氫能源中心：鹿特丹港建立氫能轉換廠，並透過場內風力發電生產的電力將氫載體轉化為綠氫。產製綠氫需足夠的再生能源，故港區在規劃氫能源中心時需考量相關的再生能源能量，以建立自己的氫能源中心。

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• 潔淨燃料船舶及加注設施：橫濱港與川崎港透過減免進港費用來鼓勵航運公司使用潔淨燃料；並導入加注船舶，為港口減少碳排放做出貢獻。可借鏡類似的激勵措施及完善加注設施，以推動船舶業向更清潔的燃料轉型。 

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註解

1. 藍氫：以化石燃料作為原料，透過高溫氣化、熱裂解或水解等化學方式，生產出的氫氣，並利用碳捕捉技術將製程中所排放的二氧化碳回收並封存。
2. 綠氫：以水為原料，透過風力發電、太陽光電等再生能源，將水電解成氧氣與氫氣，製氫過程為零碳排。
3. 氫載體：氫氣得運輸及儲存使用的載體，從其中可提取氫，如液態氨、液態有機氫化物。
4. ​潔淨燃料：指在生產和使用過程，產生較少污染物和溫室氣體的能源，如液態氨、甲烷、甲醇。

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作者介紹

孫曲廷
WSP科進栢誠工程顧問股份有限公司
工程師，水環事業部
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• 擁有3年工程顧問專業經驗，包括綠運輸規劃、ESG、溫室氣體盤查等專業經驗。
• ISO14067碳足跡查證主任查證員
• 聯絡資訊：[email protected]

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