由能源革命 觀察全球未來能源圖譜

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未來不管是能源組成、就業結構、技術發展,甚至是輸配電的方式,都與今日不同,台灣的能源革命在哪裡?

 
Sven Teske ,國際綠色和平再生能源專案總監 (謝雯凱 攝)

文/謝雯凱 (台達電子文教基金會氣候與能源計畫專員)

    您能夠想像沒有核電,電力來自再生能源的未來嗎?或許不用想像,因為世界正往那個方向去。國際綠色和平再生能源專案總監 Sven Teske 近日來到台灣,6月25日晚間的座談會中,為聽眾描繪出現在與未來的全球能源圖譜。

    Sven Teske 是綠色和平《能源革命》(Energy [R]evolution)報告的主要作者,也是聯合國IPCC再生能源特別報告(SRREN)的作者之一。 Sven 表示,台灣具有再生能源發展潛能,蓬勃的電子產業亦有潛力加入這股潮流。

    Sven演講首先秀出下面這張表格,告訴聽眾各種再生能源未來成本下降的曲線。不僅投資再生能源的技術成本均往下降,產生每單位電力所需的成本也減少。

圖:再生能源的投資成本與發電成本預測曲線 (出處:Energy [R]evolution)

     因為投資成本降低,2007年至2012年間全球新建電廠中,43%是再生能源,包括太陽能、風能、水力、生質能,煤電火力電廠降至38%、石油與天然氣為18%、核能僅有1%。核能興建的熱潮已然過去,七零年代已開發國家熱中興建核電廠,目前多數電廠開始準備退役;而近十年來則是中、印等發展中國家開始投入核電廠興建,然而整體而言,無論是核能的發電量與占比都大不如前,反而風能與太陽能成長顯著。

圖:1970-2010年電力市場的能源結構 (轉引自:Energy [R]evolution,原出處為OECD)
 

    1970年代的石油危機,間接促成了核電立足。而近年來國際化石燃料大幅波動,也刺激許多國家為追求能源安全,轉而加速再生能源發展,避免繼續仰賴僅口的煤炭與鈾礦,也一併能減少溫室氣體與空氣污染。

    觀察這幾年的太陽光電、太陽熱能與風能的成長速度,確實如脫韁野馬,一路衝刺,遠比國際能源總署(International Energy Agency,IEA)過去預測的還要好的多。實際上再生能源的發展趨勢證實了,過去十年來IEA每次的預測都嚴重低估,反倒是綠色和平與歐洲風能協會的預測曲線與現實最為貼近。

圖:Sven秀出再生能源的全球裝置容量急速上升,包含最新的2012年數據  (出處:環境資訊電子報)

圖:各家單位過去對風力發電的預測 (出處:Energy [R]evolution)

     2009年電力中再生能源比例還只有19.3%,但依據《能源革命報告》中預測的路徑圖,到了2050年,全球94%的「電力」將來自再生能源,其中主要來自風力、太陽光電與地熱,裝置容量約為15,100 GW。2030年便會達到61%,裝置容量將近7,400 GW。

    再生能源在目前掌握了發展優勢,但下一步呢?Sven認為,接下來電力公司必須面臨徹底的革新,以便追求更高的經濟效益:一是電力供應網路的翻新─智慧電網,並結合儲能技術;二是依據消費者的需求來發電─需量反應。

    現在的用電曲線是煤炭發電與核電當基載,發電較不穩定的再生能源占比較小,真正去填補尖峰用電負載的是天然氣與水力,這是因為煤炭火力與核能電廠無法在短期間內關閉,缺乏調節能力,但天然氣火力電廠可在一個小時左右開關電廠,若能及時透過天氣預報,預估未來幾天的用電需求,便可成功調配天然氣電廠滿足用電。

圖:現在的用電曲線圖例  (出處:Energy [R]evolution)

    未來的用電曲線則會是全然不同風貌。首先再生能源是主要的電力組成,煤炭、核能都已經被淘汰了,太陽光電恰好彌補中午的尖峰用電之外,大量且分散四處的風力機組、生質能與水力可作為基載,不足的電力則可自其他區域電網或外國引入,或使用原先儲存的電力。另外,還可以透過「需量管理」銷減用電尖峰,電廠可以透過智慧電網的遠端監控,利用資通信科技的功能,預先或即時調配契約用電戶的用電。

圖:未來的電力消費曲線圖例 (出處:Energy [R]evolution)

    能源產業的就業圖像也將會改變,《能源革命》報告預測,由於再生能源產生就業需求,2020年時會多出4百多萬的工作機會,但爾後能源部門的整體就業率將隨著煤炭發電產業勢微而下降,到了2030年,能源產業就業中有65%屬於再生能源業,將近1200萬個工作機會。

    因此,不管是能源組成、就業結構、技術發展,甚至是輸配電的方式都與今日不同,若是不趁早提出策略進行台灣的能源革命,不僅面臨電力供需的困境,也可能錯失國際上的綠能競爭力。

    Sven的最後結語很簡單,也很切中問題所在,他說「如果有意志,就會有可能。」這的確是台灣社會與決策者非常需要的。

【延伸閱讀】
綠色和平組織《能源革命》報告,最新為 2012年版。
聯合國IPCC再生能源專家:台灣再生能源潛力無窮 條件勝德國》賴品瑀 26,Jun,2013  環境資訊電子報
環境前線:能源革命和低碳的全球永續能源展望》趙家緯 25,Jun,2013  台灣立報

【作者簡介】

謝雯凱,碩士班時研究國際政治與民眾參與,平時關心生態環境與文化資產,經常撰寫國內外環境議題專文。2007年起追蹤氣候變遷與能源議題。現為台達電子文教基金會氣候與能源專員。

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balance.kimura

請上氣象局網站看一下現在的風速和氣溫,實際在腦中模擬一下,如果以風力發電為主軸會有怎樣的情形:
風力狀況,超過每秒3公尺風速(即風機之最低發電風速)之地區屈指可數,有南沙、玉山、馬祖、恆春、合歡山頂、彭佳嶼等地區,其他地區都處於微風或靜止之狀態。
然而現在(晚間10點)溫度仍然超過28度之都會地區不在少數,台北、高雄、台中、台南、板橋、新竹、桃園溫度均在30度左右,冷氣用電不在少數,晚上10點的用電為2917.4萬千瓦(台電網站即時資訊),再有效率、再多的風機(一支大風機的額定功率約在200-500千瓦),也沒辦法有效轉動發電,供人口密集區的用電。

智慧型電網,就是要解決調配電力之用,讓有多餘的地方,供給不夠的地方。
現在的問題是:要有風能、太陽能擔綱就要「穩定且足夠」,但是實際上,是因為「面積不足」,就算十足補貼加速設置,也無法足夠。
請問設立風電廠和太陽能電廠的「面積就不足夠」的狀況下,要如何仰賴風電太陽能成為供電主軸?

太陽能電池發電裡面,目前是以三接點集中式太陽能電池轉換效率最高(要用菲捏爾透鏡集光),但也要土地設置多組追日式的板架。
您提到的集光式,也需要大面積的土地設置陣列式拋物鏡,都無法逃脫台灣的先天限制。

您提到的苑裡風車事件,即可看出:不管如何協調溝通、規範如何,風車的轉動聲,最好不要進入我的耳中。這仍然是要靠大面積的土地,形成的物理空間才能解決。

台灣有這麼大的土地或海洋面積,來成就這麼多的風電廠和太陽能電廠嗎?

台達電子文教基金會

簡單回答您的問題。

1. 再生能源的發電效率一直提高,除了光電效率緩慢提升外,風機效率已經比5-10年大為提升。以致於,光是把舊有的風力發電機換成新的,就可以提升超過兩倍的發電效率吧。

2. 光電最好還是裝在市區,然後自用之虞,才輸給台電的電網讓其他人使用。

3. 智慧電網不是只有往回輸進電網,未來是希望可以調控各社區的再生能源進入電網的時機與範圍。例如我家屋頂有太陽能版的話,我用不完給社區使用,社區用不完再輸到其他社區。另外,需求面管理(需量反應)更需要智慧電網,從電力公司端去指揮某些契約用戶家中的插座。智慧電網還有許多發展機會與應用的途徑,相關業者與科學家可能還要觀察新的電力市場將有合需求。

4. 之前文章介紹日本住友電工完成集光式太陽能發電廠時,同時設計儲電設備。儲電設備就可以輔佐再生能源不穩定時的調度。未來再多元化的再生能源加入市場後,勢必比現在更不穩定,但這是必須解決的問題。

5. 英華威在苑裡的風車抗爭事件,是因為事先未能依照溝通環評差異會議的要求,加強民眾溝通;政府又缺乏德國地方政府履行的風車距離規範。而地方政府苗栗與苑裡鎮,又缺乏積極協調的力量,所以是全盤皆輸的局面。

balance.kimura

好的分析報告。

但是並沒有帶到一個切身的大問題,就是:
像台灣這樣的小型島嶼國家(如果未來政治的因素除外),如何單靠一己之力,仰仗風力、太陽能擔起發電的主角?

風力發電機、太陽能發電,都需要非常大的土地(或海洋,不過成本更高)面積,是「以面積來換取電」的概念,每一「單位面積」所能發出來的電相對於「集中式電廠」所發出來的電非常少,而台灣可以用的面積已經不多。
在此地,大規模的再生能源電廠,還必經「協調、抗爭、罵政府」的過程,請看「大崛溪小兵」報導的「無能政府 百姓命苦 苑裡反瘋車居民向能源局抗議並向經濟部陳情」那一篇。

次者,太陽光和風力都非常不穩定,這樣的不穩定,要靠智慧電網調度之外,
最主要的,也要靠在廣大的經度範圍內,都有這樣的設施;最好是全世界整個是一個智慧電網。
(有點像烏托邦,不過歐盟似乎已經有計畫在非洲設立太陽能電廠,送回歐洲使用)
這樣或許可以達成「再生能源是主軸」的願望,不過要先突破國與國政治上的敵對態勢。

相信在那樣的時刻到來,「世界大同」是已經達到的境界。
也誠心禱祝,台灣、日本、紐西蘭這樣的小面積島國,
不會因為「即使在週圍海中插滿了風力發電機,稻田魚塭中鋪滿了太陽能板」也得不到穩定的、足夠的電,
所以,「不得不繼續被迫跟著大國的腳步前進,用開放豬肉、牛肉,甚至犧牲部份治權,來交換有智慧電力的大國提供的電力」。
是屬至禱!!

台達電子文教基金會

「歐盟似乎已經有計畫在非洲設立太陽能電廠,送回歐洲使用」此計畫暫無進度,短期內不用預期它有進展。

倒是,中西歐國家都在與挪威談判,正準備建設電網連道挪威,這樣就可以利用挪威眾多的水力電廠,作為大型儲能設施。這是具有可行性且廉價的做法。

1

加入時間: 2007.11.14

台達電子文教基金會

加入時間: 2007.11.14
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