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全球未來能源發展趨勢

3 全球未來能源發展趨勢

文‧ 張文杰



筆者在 2018 年 5 月 29 日參加了 < 全球未來能源趨勢論壇 >,其中一位講者是世界核能學會的總裁芮欣女士 (Agnita Rising)。原籍瑞典的芮欣女士專長是輻射防護、核能與環境溝通,曾共同創立「全球核能婦女會 (Women in Nuclear Global, WiN Global)」,並於 1996-2000 年擔任全球核能婦女會會長,在她任內 WiN 由歐洲擴展到全球,會員數成長 4 倍。她亦曾擔任歐洲核能學會 (ENS) 理事長、瑞典核能學會理事長等職,也在瑞典政府、歐盟委員會、國際原子能總署擔任專業顧問或諮詢委員。這次是芮欣女士第 3 次來台,所以她對世界和台灣的能源與核能情勢都非常熟悉。

我們需要乾淨的電力

芮欣女士說,全球電力需求是不斷在成長中,如圖 1 所示。省電雖然很重要,但是無法滿足人類的電力需求,增加電力來源是必需的,但是我們需要乾淨的電力來源。根據世界衛生組織報告顯示,每年有 600 萬人因空氣污染而死,加拿大曾一度關閉核電廠改成用燃煤發電,但因為空氣品質變差,生病的人增加,所以後來又重啟核電廠。

而城市化是未來的趨勢,根據聯合國的預測,到 2050 年的電力需求會倍增,而且全球有 2/3 人口是集中居住在城市中,特別是亞洲和非洲的城市人口會增加 90%。這時候,我們需要集中式的大型發電機組來滿足城市的電力需求,核電廠就是個好的選擇,因為核電除了低碳的優點,還擁有所需土地與資源最少的優點。

從圖 2 可看出,大量使用低碳能源的國家 / 地區,不是具有高比例的水力發電,就是具有高比例的核能發電,目前全球低碳能源中有 84% 來自水力發電和核能發電。

芮欣女士表示,她個人很喜歡圖 3 這張人均太陽能、風力與核能發電量的圖,因為她的祖國瑞典的人均核能發電量是世界第一高的,也可以看出人均核能發電量都大於人均太陽能和風力發電量的總和,所以核能是低碳能源中不可或缺的一部分。

應對氣候變遷,應考慮核能

政府間氣候變遷專家委員會(IntergovernmentalPanel on Climate Change,IPCC)擬定「在 2050 年二氧化碳排放量須降為 2000 年的一半,大氣中二氧化碳濃度維持 350 ppm,全球溫度上升不超過攝氏 2度。」芮欣女士表示,為了達到這個目標,低碳、可靠、潔淨的核能發電是不可或缺的,現有的核能裝置容量有 369 百萬瓩 (GW),到 2050 年會因機組除役減少 150 百萬瓩,屆時新增的容量要有 1,000 百萬瓩,整體核能裝置容量要達到 1,250 百萬瓩,發電量達到 1,000 兆度 (TWh),在全球發電量中的占比要從 11% 提升到 25%,如圖 4 所示。







芮欣女士說,為了到 2050 年新增的核電容量要有 1,000 百萬瓩,在 2021 年到 2025年間,每年要有 25 百萬瓩的增加速率,到了 2026 年到 2050 年間要增加到每年要有33 百萬瓩的增加速率,這差不多是 80 年代的增加速率巔峰,如圖 5 所示。



芮欣女士接著表示,核能發電不但相對便宜,而且還可創造最多的工作機會,從圖 6可看出,同樣的 100 百萬瓩容量之下,核能發電創造的 500 個工作機會是最多的,比燃煤多 380 位,跟燃氣相比更是多出 440 位。

世界能源發展趨勢

芮欣女士談到世界能源發展趨勢,從圖7 可看出,全世界只有德國要放棄核能,有20 幾個未使用核電的國家有計畫新建核電廠,另有 4 個未使用核電的國家正在新建核電廠,這 4 個國家分別是孟加拉、土耳其、沙烏地阿拉伯和白俄羅斯;其中白俄羅斯最特別值得一提,因為在車諾比核災中不少輻射塵飄到白俄羅斯,白俄羅斯有近 1/4 的領土遭輻射塵覆蓋,成為車諾比核災受害最深的國家之一。但因為白俄羅斯一直苦惱於能源不足與貧窮這兩大難題,最終還是選擇核電,約有半數的白俄羅斯人支持發展核能,在新建核電廠的當地城鎮奧斯特羅韋茨,其支持度更高達 65%。





全球在 25 年內一共有 58 個新建的核電機組,分布在 18 個國家,如圖 8 所示。另外這 58 個機組分成 19 種設計,其中有 9 種是全新的設計,例如:位於中國浙江省三門縣的世界第一座 AP1000 核電廠於 2018 年6 月已成功達到初次臨界,於 7 月開始發電併網。

從圖 9 可見,世界核能發電量趨勢逐漸往上升,但是因為 2011 年的福島事故,有許多機組處於停機的狀態,所以實際的發電量減少了。芮欣女士認為,近年來全球開始重視減碳的議題,並訂出在 2050 年全球升溫要抑止在攝氏 2 度之內的目標,核電是重要的減碳方式之一,但卻在此時緩下了腳步。

圖 10 是擁有核電的國家與全世界的核電占比圖,可以看出核電占比在 1995 左右達到高峰,雖然在這 20 年間發電量有小幅增加,但是用電量是大幅增加,導致核電占比快速下降。芮欣女士表示,核電是乾淨、可靠又便宜的能源,擁有核電的國家有責任將國內的核電占比提高至 50% 才對。



核電廠的年紀漸增,但表現沒較差

有些人對核電廠的印象是,越老舊就越危險。但事實並非如此,從芮欣女士提供的圖 11 可看出,核電廠只有前 3 年的容量因素較低,統計到 40 年幾乎都在 80% 以上,特別是 30 年以上的核電廠,反而容量因素是小幅上升。芮欣女士解釋,這是因為設備和組件不斷有先進的技術去更新,以及同業分享運轉經驗,運轉與管理部門都在不斷進步,所以使得核電廠並沒有因年紀越大就表現越差。





從圖 12 可見,全球核電廠平均容量因素從 70 年代開始就不斷上升,到 2000 年後就穩定維持在 80% 以上,只有在 2011 年受到日本福島事故的影響而下跌,但很快又回復水準。不過芮欣女士用很遺憾的語氣說,有些國家因為使用便宜的頁岩氣,或是將預算拿去補助太陽能和風力發電,導致有些核電廠的經濟效益變差而關閉,非常可惜。

放射性廢棄物處置的現況

芮欣女士表示,核能產業處理與管理廢棄物上的責任感是遠超過其他發電方式,以及其他大多數的產業。如圖 13 所示,使用過的核燃料目前儲存在燃料池、乾式貯存系統,或是送去再處理利用;低放射性廢棄物也都儲存在處置場中。不像化石燃料的廢棄物會直接排到大氣中,造成溫室氣體、酸雨、PM2.5…等空氣汙染。

大家關心的高放射性廢棄物最終處置場,芬蘭在 2016 年開始興建全球第一座高放射性廢棄物最終處置場,在芬蘭西部海岸的歐基盧歐托 (Olkiluoto) 島擁有 20 億年歷史的火成岩,採取地下 400 公尺的深層處置,如圖 14 所示,預計在 2022 年啟用。

瑞典的高放射性廢棄物最終處置場有歐斯卡鄉 (Oskarshamn) 市和歐莎瑪 (Östhammar)市這兩座候選場址,這兩市的民調結果都超 過 7 成願意成為高放射性廢棄物最終處置場,最後選定在歐莎瑪市的佛斯馬克(Forsmark)。用過核燃料將放在銅製貯存罐內,周圍再以緩衝材料 ( 膨潤土 ) 包覆,然後密封並放置在深約 500 公尺、力學及化學均安定的隧道中,如圖 15 所示,預計在2029 年啟用。芮欣女士強調,花在國會作決策的時間很長,遠比施工興建時間還長,但是透過長時間的溝通可以增加民眾的支持,所以不要心急。

最後芮欣女士強調,擁有核電的國家有義務要把核電占比提升到 50%,因為核電的優點跟未來趨勢是相結合的。她相信要把核電占比提升到 50% 在技術上是可行的,我們需要的是更多的民眾溝通,以及客觀面對並兼顧各種發電的優勢,希望大家一同為地球的美好未來而努力。( 本文作者為清華大學工程與系統科學系研究助理,所有圖表來源為世界核能協會 WNA)







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Last modified:2018-08-18 16:46:33 by nicenter Powered by TadBook2
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