logo
* 搜尋
* 核能資訊中心
* 中心簡介
* 日本福島核災專區
* 相關資訊
6 龍門核電廠重要管制措施報導 7 德國的再生能源配比,台灣能嗎? 8 最新的長壽秘訣
德國的再生能源配比,台灣能嗎?

7 德國的再生能源配比,台灣能嗎?

文‧ 編輯室


《巴黎協議》在聯合國氣候變遷綱要公約第2 1屆締約國大會(C O P 2 1)的通過,代表著人類與環境永續議題已受到全球重視,象徵我們將一步步地邁入低碳生活。身為國際排碳大國的美國,也於去(2015)年8月初公布《潔淨電力法案(Clean Power Plan)》,將以2005年的溫室氣體排放量為基準,全美境內發電廠所排放的溫室氣體必須在2 0 3 0年時減少32%,並鼓勵各州政府與電力業者投資太陽能、風力等再生能源,為美國歷年來最大規模的溫室氣體減排行動。而身為全球綠能發電產業楷模的德國,如今以再生能源供應全國3成的電力,且預計在2050年時達到8成,德國是怎麼做到的?台灣做得到嗎?



德國為什麼要能源轉型?

工研院綠能與環境研究所的闕棟鴻博士在一場演講中提到,德國政府推動能源轉型的理由有三,「降低溫室氣體排放」為首要。與其他先進國家相同,德國也意識到全球溫度逐年攀升,已導致氣候極端變化,造成世界各地天災不斷,必須配合歐盟的減碳政策來抑制溫室氣體排放量的增長,預防地球持續暖化,減緩世界各地因氣候變遷所帶來的各種災害。

第二個原因為「穩固國家能源安全,並提高能源自給率」。德國將近4成的天然氣是從俄羅斯進口,而最近幾年因俄羅斯與烏克蘭兩國的軍事與化石能源紛爭不斷,導致歐盟與美國均開始對俄羅斯實行經濟制裁,例如限制其大型國營石油公司在歐洲金融市場的資金籌募等,受影響的俄國石油企業包含俄羅斯石油公司Rosneft,石油運輸公司Transneft,以及國營天然氣公司Gazprom的石油部門等等,對俄羅斯石油企業來說將是個嚴峻的考驗,但這也有可能導致俄羅斯祭出「中斷出口石油與天然氣供應至歐洲各國」的王牌,歐洲能源安全將受到影響,各國必須提高國家的能源自給率,以防能源進口遭到切斷。

而第三個原因是「順應德國廣大民意需求」。或許跟二次世界大戰使用原子彈有關,德國在第二次世界大戰後對各種核能相關事宜都感到反感,不僅僅是反應爐的使用,還有核子武器的相關計畫等。德國自1970年代政府決定開始建造國內首座核電廠時,就有12萬人參與反核大遊行,之後1986年發生的車諾比事故,導致距離事故現場超過1 , 5 0 0公里遠的德國,也受到輻射落塵之害,因此更加重德國民眾的反核意識,國家核電發展也受此影響。但在3 1 1福島事故發生前,德國總理梅克爾所屬的基督教民主聯盟(CDU)原意是要德國現有核電廠延役,福島事故可說是壓垮德國反核民眾的最後一根稻草,事故後梅克爾隨即發布逐步廢核政策,將在2022年關閉境內所有核電廠。

但是, 要廢除核能發電就必須得找尋其他替代能源,除了提高火力發電之外, 德國自1 9 9 0 年就開始發展再生能源, 並於2 0 0 0 年通過《再生能源法案(Erneuerbare-Energien-Gesetz)》,為全球首部再生能源優先法案,大量的投資再生能源發電。該法案規定,所有電力公司必須要以法定的費率(依照各種發電方式所需要之不同電力生產成本來計算,總結來說就是高於市價的固定價格),優先向再生能源發電業者收購電力,為期20年(至2020年),以保障再生能源業者可獲得利潤,這就是「固定電價回購(F e e d -in-Tariff)」,以長期且穩定的投資報酬率吸引民眾參與再生能源的發展。《再生能源法案》至今已分別於2 0 0 4、2 0 0 8、2 0 1 2、2 0 1 4年修法,也將再生能源發電的目標向上調整為:2 0 2 5年時占電力需求的4 0%,2 0 3 5年要達到5 5%,以及2050年的80%。

在2 0 1 1 年福島事故發生的3 個月後,德國宣布要逐步廢核,國會啟動「能源轉型(E n e r g y T r a n s i t i o n,德文為Energiewende)」計畫,7座核電機組隨即停役,並將在2022年關閉境內所有核電廠,成為繼瑞士後,第二個將在未來全面停止使用核能發電的歐洲國家。該計畫還主張透過再生能源提高能源效率,降低總能源消耗量,追求能源的穩定以及環境的永續發展,並使用再生能源逐步替換掉核能與燃煤發電。

德國再生能源發展快速

由水力、風力(分為沿岸與離岸)、太陽能、生殖能、潮汐以及地熱等組成的「再生能源」,因會自行再生補充,可謂取之不盡、用之不竭,與石油等有限的「不可再生能源」相反。最重要的是,占目前再生能源發電大宗的水力、風力與太陽能發電,其發電過程不會排放任何溫室氣體,這也是國際間有愈來愈多的國家積極推動與投資再生能源,來減緩愈見嚴重的全球暖化。

圖1很清楚地顯示,德國再生能源發電自1990年至今,每年均有顯著地成長。近幾年裝置容量中成長幅度最大的屬風力與太陽能發電。風力發電的裝置容量自2002年至2014年已成長了3倍,太陽能發電的裝置容量則從2002年的30萬瓩(0.3GW),翻漲了1 2 7倍,2 0 1 4年時的裝置容量已達3,812萬瓩(38.12 GW),由此可見,德國的再生能源正以驚人的速度在發展。

因受到福島事故的影響,德國核能發電的裝置容量配比在2011年時急遽減少,之後每年均維持在12.7%,至去年才降低至10.8%,而核能發電的年發電量則是從2011年逐年緩慢的降低。



再生能源真的這麼好嗎?

積極推動再生能源對環境與地球來說絕對是利大於弊,但是對國家與民生來說就不一定了。再生能源因為造價昂貴,需要國家公共政策補助才得以發展至今,政府大量的投資太陽能與風力發電,就是希望再生能源能以更低廉的價格跟化石燃料競爭,並大幅減低溫室氣體的排放量。

這個想法的確是有成效的,太陽能板的價格自2008年至今已減半,而太陽能電廠的營運成本(太陽能板占了將近一半)在2 0 1 0年至2 0 1 3年下降了超過兩成,導致目前在德國幾個日照時間較長的地方,太陽能發電提供給電網的電力價格與燃煤、燃氣等傳統發電的價格一樣便宜。

德國再生能源發電的怪異循環:再生能源發電,注入電網→電力業者必須依法優先購買,並支付高於市價的價格給生產者→多的支出則以額外附加費用的形式轉嫁消費者→附加費用上升→再生能源發電,注入電網……。

再生能源在發展初期的成本比傳統能源發電高出許多,要提高再生能源的發電量,則必須提高電價,而高電價帶來的首個衝擊即是加重民生負擔。德國積極推動再生能源,但這項成功所付出的代價高昂,高的不是稅金,是德國人電費賬單上的「再生能源電力附加費」。大約在15年前、附加費剛開始實施的時候,附加費占不到全部電費的2%,但隨著再生能源發電的比重逐年提高,加上福島事故後導致國家再生能源比重大增至3成,附加費也因此漲至將近電費的1 / 5。去年每度電的附加費為6.17歐分,推算一般家庭一個月的附加費大約是18歐元(約670新台幣),對部分的人來說其實是個不小的負擔。,對部分的人來說其實是個不小的負擔。

工業為德國最大的電力消費行業,為維持產業競爭力,德國長期以來的工業電價大約都是民生電價的一半,也高於歐盟及歐元區(E u r o A r e a)的水平。雖然不像民生電價那麼昂貴,工業電價自2 0 0 3年至今的漲幅卻比民生用電的漲幅高出許多,不少新聞媒體報導,能源成本高漲已造成許多企業減少在德國的投資。一般來說,工業電價上漲等於電力成本也跟著增加,能源密集產業則可能會面臨裁員或產業外移的問題,導致國家產業競爭力下降。但是,「能源轉型」的網站卻表示,德國的氣候與能源政策致力於保持國內強勁的工業基礎。一方面在鼓勵工業界提高效能,另一方面對工業界也設立了一些政策免除條款,以減輕其負擔,所以,再生能源的發展反而使德國成為一個能源密集型產業所青睞的地方。結論:減少核電或使用再生能源發電導致電價持續上漲,對德國工業是好是壞,好像不是那麼容易下定論。




德國減核後電力出口每年增加耶!

使用再生能源發電除了導致電價高漲之外,還要面臨穩定性不足的問題,像是風力發電在無風的時候不能發電,太陽能發電在晚間的時候也無法運轉等。根據台電核能月刊第6 2 7期的報導,在某些供電突然過多的時候,德國為了避免電網癱瘓必須要立即將電賣出,歐洲能源交易所(EEX)就得去找買家,有的時候還是以負電價(就是倒貼)的方式賣給鄰近的歐洲國家或是工廠。而德國也因供給量大,在交易市場的電價當然會非常低廉,容易造成鄰近國家電價的波動,也危及到周邊國家電網的安全性,例如荷蘭天然氣電廠面臨倒閉的原因,就是無法與德國便宜的電價來競爭。

因此, 德國身處歐洲是個很大的優勢,因為有歐洲鄰國的電網聯網,當德國面臨沒有太陽沒有風、境內電力生產不足的時候,還是需要跟法國等國家購買穩定的核電;反之,當大太陽或颳大風的時候,德國的電價因為發電量劇增導致電價較鄰國便宜,或者鄰國供電不足時,電力則會被鄰國買回去。所以,雖然德國近年來的電力出口比進口多,也不能因此咬定說出口的電都是德國製造、都是德國提高再生能源發電所導致。



嗯?再生能源太多也不行?

造成德國再生能源太多而導致有些時候供電劇增的其中一個原因,就是太陽能發電的發展太過於迅速。2 0 0 9年至2 0 1 1年間因為費率優渥,吸引大量資金投入,成功創造了市場,並在2010年達到高峰。之後政府開始大幅調降補貼,以抑制太陽能發電過度發展。除了補助金減少之外,每年還另設新增安裝量上限,希望能適度地讓太陽能發電回歸正常市場機制,協助產業穩定發展,並避免其成為套利的工具。雖然補貼大幅降低,德國太陽能的發電量卻沒有因此下降,僅是成長幅度趨緩,2 0 1 5年的發電量3 6 . 8億度仍比2 0 1 4年的34.9億度高出約2億度。

而風力發電剛好與太陽能相反, 投入的資本額自2 0 1 0年即開始大幅度的增加,除了2014年新建風力發電機的數量是2010年的3.5倍之外,渦輪發電機也愈蓋愈高大,更在2015年達到新的里程碑—年度發電量首次高達85.4億度,將風力發電在年度總發電量的占比提升至13.3%。發電尖峰12月的發電量甚至超過當月的褐煤發電量,使風力成為當月最重要的電力來源。



再生能源可以降低碳排放喔!
前提是燃煤發電也要減少。剖析為德國去年的電力結構,再生能源占德國去年總發電量的30%,其中風力(沿岸與離岸總和)發電占了將近一半;而火力(天然氣、褐煤、硬煤與燃油的總和)發電占總發電量的5 2%,核能發電則只有1 4%,由此可見雖然德國致力推動再生能源的發展,主要的電力來源仍是火力發電。

德國是一個煤炭歷史悠久的國家,除了本身產煤之外,使用煤炭發電至少已有150年,若以每年開採1億噸的煤來推測,煤礦豐富的地區仍足夠開採40年之久,為現今全球最重要的褐煤生產國之一。德國雖然對外宣布其能源政策,要提高再生能源占比,但可能因為煤礦供應來源穩定,安全性高且不需要依靠外援等原因,德國仍未放棄使用火力發電,尤其是褐煤。

價錢比硬煤、天然氣都便宜的褐煤,燃燒時所排放的二氧化碳卻比硬煤、天然氣還要多,因此,如果德國要降低碳排放、又不降低火力發電的話,勢必得減少使用褐煤,並改用天然氣取代。但是,本文在前面有提到,當大量的再生能源注入電網時,代表著交易市場的電價大幅下跌,傳統電力公司當然不會想要使用成本高但碳排低的燃氣發電。因此,老舊的褐煤發電廠持續運轉,而碳排放只有褐煤一半的燃氣發電廠則失去了它的吸引力,這也解釋了為什麼德國的燃發電裝置容量逐年增加,發電量卻是逐年下降的情況。

根據德國、同時也是歐洲最大的應用科學機構—弗勞恩霍夫應用研究促進協會(Fraunhofer-Gesellschaft)的太陽能研究所製作的德國能源相關圖表(下頁圖5),可以看到火力發電裝置容量最近的一波成長始於福島事故發生的2011年,由此可以推論,德國這幾年卻提高火力發電占比,可能與廢核政策有關。

至於碳排放有沒有降低,依照「全球碳計畫(Global Carbon Project)」網站以及歐盟的統計,德國近幾年的碳排放總量(單位Mt of CO2)是有逐年降低的跡象(下頁圖6),但因速度緩慢,仍有許多研究單位與媒體推測,德國還是有很大的機率無法達成預計於2 0 2 0年減排4 0%(以1990年為基準)的目標。



那德國人民怎麼想的?

很神奇的, 根據德國再生能源署(German Renewable Energies Agency)做的民意調查顯示,雖然德國身為歐盟、甚至是歐洲住宅電價第二高的國家,國內卻有92%的民眾支持「能源轉型」政策。國際知名顧問公司PWC在去年對此做出民調,結果顯示前三大支持「能源轉型」的原因分別為:廢核、化石燃料的短缺及減少碳排放。9 2%中超過4成的德國民眾支持將核能自能源結構中排除,將近3成的民眾因為對化石燃料的匱乏感到不安,只有將近2成的民眾是為了減少溫室氣體的排放而支持「能源轉型」。

根據德國S T R O M - R E P O R T的「德國再生能源」專欄顯示,超過65%的德國人願意自行使用再生能源來生產電力供自己使用。可見德國「能源轉型」能有今天,不是單靠政府的「規定」,而是利用誘導的方式,因為「固定電價回購」政策,民眾發現使用再生能源發電既環保、成本幾乎接近於零,又可以增加收入,還可以創造就業機會;而且因為國家政策明確,銀行與保險業者也樂於提供融資,使發展再生能源在德國成了全民運動,在屋頂設置太陽能板、集資經營電廠等,導致德國投資於再生能源的資金就有一半是來自一般民眾,讓再生能源的比重逐年上升,朝能源轉型的目標邁進。


台灣就不能像德國一樣發展再生能源嗎?

台灣地小人稠,面積只有德國的1/10,人口密度卻是德國的3倍,就算政府願意像德國一樣大量投資再生能源,短期內要達到德國的規模有相當大的困難度;加上台灣為獨立電網,不像德國有鄰國可以聯網,本文在前幾段已提到,再生能源發電不像火力與核能發電一樣能穩定供電,電力突然暴增時會衝擊到電網,電力不足時則還是需要火力或核能發電來補足,這就是為什麼再生能源發電無法當作我國基載電力的原因。

能不能當基載電力或許一般民眾不太能體會,那我們就來講民生最「有感」的電價吧。台灣的電價(不管是住宅還是工業用電)均排名世界前五低,根據台電公司網站公布的「2 0 1 4年各國平均電價比較」,台灣住宅用電一度為2 . 8 5 3元新台幣,德國則是11.9968元新台幣,為台灣的4倍;台灣的工業用電一度為2.927元新台幣,德國為5.4434元新台幣,將近為台灣的2倍。從德國的GDP為台灣的3倍來看(以購買力平價來比較),德國的民生電價仍是比台灣貴出許多,當然,這只是很粗略的來看。



再生能源真的比核能好嗎?

《經濟學人》在近期發表的「陽光、風力與錢坑」一文中提到,計算太陽能或風力發電的成本或許很簡單,各種電力價格的估計卻剛好相反,不僅要將購買燃料的花費列入計算,還要考慮資本成本(例如電廠需要花數年來建造,但卻可使用數十載)、電廠的運轉率,以及能否在尖峰時刻發電等等。因此,為了把這些因素都列入考量,經濟學家使用「平準化成本(Levelised Costs,即以一個發電單位在其壽命周期中所有成本的淨現值,除以該單位預計可以發電的度數)」來估計電價。

但麻煩的是,「平準化成本」並沒有將「間歇性成本」列入計算。再生能源發電因為是「靠天吃飯」,以傳統能源發電的電廠必須隨時待命,但這卻沒有列入平準化成本的考量。此外,每時每刻的電力需求也不同,無法完全與風力與太陽能發電的時候相符,所以,即使再生能源發電與傳統能源發電的平準化成本相同,再生能源的電力價值卻有可能比較低。

為了避免平準化成本的缺陷,布魯金斯研究機構(Brookings Institute)的資深研究員法蘭克(Charles Frank),利用成本效益分析來替不同類型的能源排名。成本包括了各種電廠建廠與營運的花費、與專業技術相關(例如平衡太陽能與風力發電在離線狀態時的電力系統)以及處理用過核燃料等必須的支出等,並將各種能源的好處—例如低碳排放—列入評估,依此做出的圖表(圖7)顯示,風力與太陽能發電的成本,比用平準化成本去計算得出的結果昂貴許多。

法蘭克以太陽能、風力、水力以及核能共4種零碳排放的能源,加上低碳排放的燃氣,來與傳統能源比較,結果顯示:以90%容量運轉的核能發電可以避免的碳排放是以2 5%容量運轉的風力的4倍,更是以1 5%容量運轉的太陽能的6倍。以碳稅來計算,假設碳稅每噸為50美元,核能每百萬瓦容量可避免超過價值400,000美元的碳排放,與太陽能的69,500美元、風力107,000美元形成強大的對比。

核電廠是很貴, 但核電廠可以不斷運轉的事實卻讓他們每千瓩容量的建造與營運成本只比一座太陽能電廠高7 5%。不過,因為是要計算整體的成本效益,必須將再生能源發電閒置時投入運轉的化石燃料成本也列入計算,這些成本為「可避免容量成本(Avoided capacity costs)」,也就是再生能源電廠沒建廠就不會出現的成本。依照法蘭克的計算方式,太陽能是4種零碳排放能源中最貴的,要花費1 8 9 , 0 0 0美元才能取代燃煤發電每年1千瓩的電力,風力則排名第二,水力提供了些微的淨利益,最具成本效應的零碳能源是核能。而這都是在碳稅為每噸50美元的情況來計算,如果使用真正的碳稅(歐洲的碳稅低於10美元)只會讓太陽能和風力的計算結果更難看。碳稅甚至要漲到每噸185美元,太陽能才會有淨利益。



當然民眾會因為各種個人因素來選擇要使用的能源,像是對於全球氣候異常或核災的恐懼等,這是成本效益計算不到的地方。但是,一個很直接、但卻現實的問題:「你願意因為再生能源發電過程零汙染、也不會有核廢料需要處理,而接受電價年年上漲嗎?」法蘭克的研究結果顯示,現在大多數先進國家均使用太陽能與風力來減緩全球暖化,但這卻是減少溫室氣體排放最貴的方式,在這方面核電確實是比較便宜的,政府應該以降低各能源的碳排放為目標,而不是只支持特定種類的再生能源。

結語
《國家地理雜誌》在去年發行的氣候變遷專刊中提到,減少褐煤的使用對德國來說逐漸變得困難,因為德國的大型公用事業近年來逐年虧損,原因很有可能就是因為無法因應能源轉型。擁有許多電廠的德國最大公用事業公司E.ON,去年申報的虧損超過30億歐元(超過1千億新台幣),E.ON因此追求轉型,計畫將分割成兩家公司,一家注重在燃煤、天然氣與核能,另一家則專做再生能源。德國四大公有事業的另外一家—瓦騰福(Vattenfall),也在嘗試類似的改變,瓦騰福的員工表示「褐煤不應該是被除掉的對象」,因為在沒有陽光與風力的時候,褐煤就是那個「可靠又靈活的夥伴」。所以說,德國到底能不能在2020年達到其減碳目標,到底有沒有能力在2022年徹底擺脫核能發電,讓我們繼續看下去。

參考文獻;
1. BBC中文網, 烏克蘭危機:歐盟對俄實施新制裁, 9 September 2014
2. 泛科學, “【還能怎樣】闕棟鴻:德國能源轉型與挑戰”, 28 October 2014
3. 工研院產業經濟與趨勢中心, “德國太陽光電政策環境分析” July 2015
4. Energy Transition, “The Book: German Energy Transition”, Revised July 2015
5. Energy Transition, “Germany is 20 years away from 100 percent renewable power – not!”, 05 January 2016
6. STROM-REPORT, “Renewable Energy Germany Blog”
7. Fraunhofer ISE, “Energy Charts”
8. Eurostat, “File: Half-yearly electricity and gas prices, second half of year, 2012-14 (EUR per kWh) YB15.png”, last modified on 5 June 2015
9. Clean Energy Wire, “Germany’s greenhouse gas emissions and climate targets” 27 November 2015
10. The New York Times, “Missing Its Own Goals, Germany Renews Effort to Cut Carbon Emissions”, 3 December 2014
11. The Daily Caller, “Germany Abandons Nuclear Power, Increases CO2 Emissions”, 18 November 2015
12. The Economist, “When the wind blows”, 26 November 2015
13. The Economist, “Sun, wind, and drain”, 26 July 2014
14. 低碳生活部落格, “讓德國人為你終結在台灣被誤導的能源留言”, 21 July 2014
15. 財團法人國家政策研究基金會, “掀開德國廢核的真相”, 20 June 2013
16.台電月刊第627期, 2015年3月
17. 國家地理雜誌第168期, 2015年11月



6 龍門核電廠重要管制措施報導 7 德國的再生能源配比,台灣能嗎? 8 最新的長壽秘訣
Last modified:2016-03-18 09:55:22 by nicenter Powered by TadBook2
這些評論各由發表者自負責任. 對於他們的發言內容, 本站不提供任何擔保.
 線上期刊目錄

 瀏覽人數
今天: 3
昨天: 93
本月: 2075
總計: 505317

30013 新竹市光復路二段101號 創新育成中心三樓309室 電話:(03)571-1808 傳真:(03)572-5461 Email: nicenter@nicenter.org.tw