為什麼日本大力推動氨混燒發電
日本在其「新國際資源戰略」中，將氨視為達到淨零目標的重要資源[1]。
除了將氨視為發電的來源外，也是為了補足氫能的不足，氨是一種能源密集度高的燃料，相對於氫更容易儲存和運輸，而根據日本經濟產業省的報告指出，氨的發電成本遠低於氫，並且具有相對完善的供應鏈，上述的優勢讓氨對於日本這種人口稠密、能源資源匱乏的島國來說極具吸引力。
氨在燃燒的過程不會產生二氧化碳，因此被許多有新興燃煤機組的國家來說，是一種「即插即用」（drop-in）的方便燃料，近年日本也大力將此技術推廣到東南亞國家。
氨的製造方式
天然氣是合成氨生產中使用最廣泛的原料，透過蒸汽甲烷重整（SMR）釋放甲烷的氫分子，這一過程將氣體加熱到 500°C 和 250 倍的大氣壓力，而煤和石油也可以用作原料。
用的化石燃料原料生產的氨是「灰氨」、「棕氨」或「黑氨」。若使用有碳捕捉技術的化石燃料生產氨，則被稱為「藍氨」。
另一種製氨方式是利用電解從水中分離氫分子。如果電解槽由零碳電力提供能源，那麼產生的氨可以被歸類為「綠氨」，也是所有氨的製造方式。（圖一）然而，這是一個能源高度密集但效率差的過程：生產一公斤氫氣需要約 50 kWh的能源，但僅可產生約 20 kWh 的電力。
圖一、不同製程的氨之碳排放量
氨混燒發電的各種問題
減碳成效低落：
目前技術上可行的混燒比例是20%，目前正在往50%的混燒比例推進，50%的混燒在理論上雖然可行，但仍未商業化。英國的氣候智庫TransitionZero的分析結果顯示，無論是20%或50%的混燒率都僅能帶來微不足道的減碳量，但其成本卻非常之高[2]。
東南亞各國燃煤電廠混燒氨所產生的排放量仍遠高於現有未減排（unabated）燃氣發電廠的排放量。舉例來說，20%氨混燒燃煤電廠的排放量將比馬來西亞的平均天然氣機組高出94%，比泰國的天然氣高出77%。即使在更積極的 50% 混合率下，未減排的燃氣發電廠也是污染量稍低的選擇。
成本過高：
成本過高是氨混燒發電的另一個挑戰，與直接使用再生能源發電相比，這些微小的二氧化碳減排量的減排成本過高。在東南亞國家，20%混氨發電每減少一噸碳，就需要花159 美元至 191 美元，中位數為 175 美元。這比在這些國家的電網中使用太陽能或風能取代煤炭的成本高出四倍。（圖二）
圖二、東南亞四個國家綠能與20%氨混燒減排成本（圖：TransitionZero）
能量耗損：
上述的碳排計算都尚未計入上游供應鏈排放，TransitionZero表示，將這些排放也納入計算時，氨混燒的減碳的效果將會更低落。
嚴重的能量耗損使氨成為極其浪費的燃料，與現狀相比，可能導致電力產業生命週期排放增加。氨生產分別約佔全球能源需求和碳排放量的 2% 和 1.3%[3]。
氨生命週期的每個階段都會有能量耗損，最大的損失發生在燃燒時：由於火力發電廠最多只能將約 40% 的燃料轉化為電能，因此另外 55% 至 64% 的能量在燃燒時。總而言之，這些損失導致氨僅能將原始能量的 18% 至 32% 轉化為電力。
延長燃煤電廠使用時間：
國際能源總署的報告清楚的表明，若要將全球升溫控制在1.5度，2040年前需汰除所有未減排的燃煤電廠。以氨混燒為由延長燃煤電廠使用將可能會延宕氣候行動，無助甚至拖慢全球達成淨零排放的目標。
空氣污染增加：
能源與潔淨空氣研究中心（Center for Research on Energy and Clean Air,CREA）針對日本火力發電廠不同的氨混燒情境進行分析，發現當氨在混燒中的比例越高，所產生的空氣污染物如：PM2.5、二氧化硫、二氧化氮排放量就越高，CREA近一步分析指出，當氨混燒比例達20%時，PM2.5等污染物質排放量會增加67%。
混燒比例達50%時，則會增加167%的空氣污染物排放（圖三），這些污染物質可能來自氨的生產、運輸以及混燒的過程。CREA在最後呼籲由於氨混燒會造成大量的空氣污染，日本應儘速拋棄此策略並加速發展再生能源。
圖三、不同情境下日本碧南火力發電廠氨混燒產生之污染氣體（圖：CREA）
日本錯誤的淨零戰略
全球能源市場的波動突顯了燃煤對許多國家能源安全的重要性。將氨引入燃料混合物並無法真正解決能源安全的問題，因為製造氨需要大量的天然氣，一些依賴煤炭的國家就得從不穩定的全球市場中進口天然氣。
菲律賓沒有可以用於國內生產氨的煤炭或天然氣資源，日本也是如此。日本應該投資於東南亞國家的可再生能源，而不是電力部門的氨混燒，以更有效益的方式達到氣候目標。
重新思考氨在淨零戰略的定位
氨混燒發電是極大的資源浪費，該資源在其他非能源應用中才可能具有真正的減排效益。國際能源總署的報告指出，目前氨的用途主要為化肥以及工業應用，然而這些氨幾乎都是「灰氨」，因此用綠氨取代灰氨的需求就變得十分重要[4]。
除此之外，綠氨也可以取代化石燃料，讓「難減排產業」（hard-to-abate industry），像是水泥、鋼鐵、塑膠等重工業得以順利脫碳，除此之外，氨也可以取代航運的傳統燃料。
圖四、氨目前用於肥料為主，但未來用途更為多樣化，因此呈現未來變化趨勢時，則以氮需求量代表不同用途的氨使用量。而在淨零情境下，2050年時氨，最主要用途為海運燃料，而非發電之用。
結論
回過頭來看台電和日本簽訂的「大林電廠燃煤混氨技術合作備忘錄」，對於邁向淨零的實質助益並不大，甚至會加劇台灣南部空氣污染的問題。在目前淨零轉型關鍵戰略中「氫能」的部分，也僅提到使用氨作為發電的能源，並未提及如何應用於難減排產業。[5]
政府應該重新思考氨在台灣淨零轉型中的角色，拒絕錯誤的減碳策略。COP28的結論中提到「全球應轉型脫離化石燃料，並且在2030年前將再生能源裝置容量提升2倍。」，我們應將更多的資源投注在再生能源的發展與完善規劃，並且加速燃煤電廠的汰除，才是達到淨零路徑的正確解方。
資料來源：
[1] 第3部 第1章 はじめに │ 令和元年度エネルギーに関する年次報告（エネルギー白書2020） HTML版 │ 資源エネルギー庁
[2] Japan’s toxic narrative on ammonia coal co-firing — TransitionZero
[3] Ammonia: zero-carbon fertiliser, fuel and energy store
[4]Ammonia Technology Roadmap Executive Summary
[5] 臺灣 2050 淨零轉型「氫能」 關鍵戰略行動計畫(核定本)
※本文授權自《眼底城事》
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