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能源轉型有哪些出路 - 新能源透視鏡

3 能源轉型有哪些出路 - 新能源透視鏡

編輯室



極端氣候將成常態

在推特分享氣象資訊的「 亞買加天氣Jamaica Weather」,2018 年 9 月 11 日有一張驚人的氣象圖,顯示北半球同時出現了9 個颱風、颶風和熱帶氣旋,其中包括影響我國的山竹颱風和威脅美國東岸的佛羅倫斯颶風,在網路上引發熱議。氣象科學研究人員表示,太平洋和大西洋同時出現這麼多的風暴蠢動,是很不尋常的現象。

全球暖化日益嚴重,不尋常的極端氣候勢將成為常態,各國政府以各種因應措施、投入大量資源,期盼能早日遏止這匹脫韁野馬,製造大量溫室氣體的能源生產方式,成為各國政府檢討改進的頭號對象。



能源轉型勢在必行

由於我國自產能源嚴重不足,將近 98%的能源需仰賴進口,近年來對國際能源市場的依賴程度越來越高。但是,國際貿易存在著很多的不確定因素,國際能源價格有可能隨著國際和平環境的改善而趨於穩定,但也有可能隨著國際局勢的動盪而波動。國際石油市場的不穩定以及油價波動,都嚴重影響著我國的石油供給,對經濟社會造成很大的衝擊。

除了能源價格掌握在國際賣家手上之外,我國的能源運輸安全也受到外在因素的箝制。身處於海島上,我們的能源運輸仰賴船運至深,每逢颱風旺季的夏季時,只要台灣附近連續生成兩個颱風,船隻即無法入港卸運。我國的天然氣安全貯存量約只有 14 天,將立刻出現缺氣危機,恐怕再度發生「815大停電」的風險。因此,增加我國自產能源比例是極度重要的國安議題。

發展可再生能源可相對減少我國能源需求中,化石能源的比例和對進口能源的依賴程度,提高我國能源、經濟安全,並且改善燃燒化石燃料造成的空氣污染,再加上降低溫室氣體產生量的國際承諾,我國勢必將立刻進行能源政策的轉型。在傳統的能源種類之外,我們還有哪些新型能源可選擇?

有哪些新能源選項

傳統能源是人類經過長期廣泛使用,技術上已較為成熟的常規性能源,如煤、石油、天然氣等;新能源則是近代以新技術為基礎,進行有系統的開發與利用的能源。其中有的已經開發完善但尚未大規模使用,或是正在研究試驗,有待進一步開發。

聯合國開發計畫署(UNDP)將新型態能源分為 3 大類:大中型水力;新可再生能源(包括小型水力、太陽能、風能、現代生質能、地熱能、海洋能);穿透生物質能。相對於傳統能源,新能源普遍具有污染少、可儲量大的特點,對於解決當今世界嚴重的環境污染和資源枯竭(特別是化石能源)的問題具有重要意義。新型態能源簡介如下:

太陽能

人類對太陽能的利用有著悠久的歷史,廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能、化學能、水的位能,而化石燃料也可以稱為遠古的太陽能。太陽能的利用方式有兩種,為光熱轉換(被動式利用)和光電轉換兩種方式。主動式太陽能技術,包括利用太陽能光伏板和太陽能集熱器儲存能量。被動式太陽能技術,包括建築物所選擇的材料具有良好的儲熱質量或分散降溫的性能,以及空氣自然流通的空間設計。

水力

水力是指水體的動能、位能和壓力能等,可產生能量資源。水力發電,在種種可再生能源中歷史最為悠久,廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。屬於常規能源,也是一次能源。

核能

利用核反應爐中核裂變所釋放出的熱能進行發電,與火力發電的原理很相似,只是以核反應爐及蒸汽產生器來代替火力發電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除了沸水式反應爐外,其他類型的反應爐都是一次側的冷卻劑經過爐心加熱,在蒸汽產生器中將熱量傳給二次側或三次側的水,然後形成蒸汽、推動汽輪發電機。雖然使用鈾礦來發電的核能並不屬於化石能源,但是由於鈾礦儲藏量有限,所以現行核分裂式的核能不算是可再生能源。將來如果核熔合式的技術能有所突破,核能做為可再生能源的可能性和重要性勢必會增加。

海洋能

海洋能即是利用海洋運動過程來生產的能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋溫差能和海水鹽度差能等,一些沿海國家的海岸線,就很適合發展潮汐發電。因月球引力的變化引起潮汐現象,導致海平面出現週期性地升降,因海水漲落及潮水流動所產生的位能成為潮汐能。

風能

在自然界中,風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。風力發電機利用風能可以轉變成機械能,再將機械能轉成電能。現代的風機在 1980 年後至今有突飛猛進的進步,不論在技術的進步以及成本的下降,都足以和傳統電能分庭抗禮。而位於海上的離岸風電場,由於海上的風更強、更穩定,而且海上面積大,所以離岸風電場的規模可接近傳統電廠,不過技術上及經濟上都有一些尚待克服的障礙。



地熱

地熱是來自地球內部的熔岩,以熱力形式存在,可以說地球是一個龐大的儲熱庫,蘊藏著巨大的熱能。火山噴出的熔岩溫度高達1,200℃ -1,300℃,天然溫泉的溫度大多在60℃以上,有的甚至高達 100℃ -140℃。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。

可燃冰

稱為可燃冰的甲烷水合物,主要成分是甲烷分子與水分子,與海底石油、天然氣的形成過程相似,而且有密切的關係。埋藏於海底地層深處的大量有機物質在缺氧的環境中,厭氣性細菌把有機質分解後,最後形成石油和天然氣,在高壓之下形成甲烷水合物,也就是可燃冰。可燃冰是未來的潔淨新能源,可作為石油、天然氣的新時代替代能源而備受期待。

生質能

生物質是指能夠當作燃料或者工業原料,如活著或剛死去的有機物。生質能大多來自於種植植物所製造的生質燃料,或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動物或植物。許多的植物都被用來生產生質能,包括芒草、柳枝、稷、麻、玉米、楊柳樹、甘蔗和牛糞、沼氣(甲烷)等。

氫能

氫能是一種極為優越的新能源,每公斤的氫燃燒後的熱量約為汽油的 3 倍、酒精的 3.9倍、焦炭的 4.5 倍。燃燒後的產物是水,是世界上最乾淨的能源。氫氣可以由水製造取得,而水是地球上最為豐富的資源,展現自然物質循環利用、永續發展的過程。氫能在21 世紀將有可能上成為舉足輕重的二次能源。氫電池則是利用氫氣經過化學反應後產生能量,是燃料電池的一種,它不但不會產生廢氣污染環境,而且也可以儲存能量,目前科學家正在研究如何大量生產。

蒸發能

發表於 2017 年《自然通訊》期刊 9 月號的一篇論文表明,天然水分蒸發將成為一種新的可再生能源的來源。哥倫比亞大學的一個研究小組成員對此進行首次評估,發現美國的湖泊和水庫在蒸發過程中,能夠產生高達 325 百萬瓩的電力,接近美國目前總發電量的 70%。來自水分蒸發的電力可以不分晝夜供給,克服了太陽能發電和風力發電的不穩定性問題,因為後兩者都會受到自然條件的限制,並需要儲電電池加以輔助。此外,蒸發發電技術還可以節約水資源,研究人員估計,從湖泊和水庫自然蒸發至大氣中的水分,在發電過程中有一半可以節省下來。研究顯示,利用蒸發發電的同時,一年可以獲得 25 兆加侖的蒸發水,約占美國總耗水量的 1/5。不過,目前仍只局限在實驗室內。





廚餘變能源

生廚餘除了可做堆肥,還可以經過回收、靜置、產生生物質能中的沼氣,進而變成可發電的燃料。全台第一座生質能源廠 – 台中市外埔綠能生態園區,將創下 3 項全國第一:全國最大廚餘厭氧發電、第一個稻稈氣化發電、全國最大綠能發電廠。台中市政府為鼓勵民眾多多響應,免費發送每戶一個容量 7公升、標記著「1 桶生廚餘生產約 1 度電」的回收桶。台中市環保局表示,生廚餘可以拿來發電,透過外埔綠能生態園區的厭氧發酵技術,產出甲烷後,做為發電的燃料。對於厭氧發酵後所產生的沼渣,估計外埔綠能生態園區每天約產生 30 噸沼渣,將與委外業者搭配處理,約 2 成提供給在地農民作為土壤改良劑使用,讓資源永續循環。

當能源成為風險…

有一件事是我們要特別留意的,新能源中有的對環境不見得友善,有的會產生其他的副作用,例如甲烷是溫室氣體,對大氣的暖化威力比二氧化碳強 23 倍,燃點還很低,在生產、儲存過程容易發生爆炸等。

此外,許多新型態能源仍處於實驗階段,距離可商業運轉、穩定供電仍有相當遙遠的時日。而台灣山地多平原少,地狹人稠,要發展較成熟的可再生能源又有許多先天條件的限制,因此在訂定能源配比時需要諸多考量。加上台灣屬於獨立的孤島型電網系統,電力必須即發即用,無法大量儲存,有緊急狀況時也無法由鄰近國家購電輸入支援。

根據中華信用評等公司 8 月 7 日發布的2018 年中「信用展望報告」,列出台灣產業在今年下半年面臨的 9 大主要風險,其中之一就是能源政策風險。中華信評表示,台灣能源政策風險正在提高,缺電對高耗能高用電的科技業、鋼鐵、水泥及化學產業影響最大。

台灣發電備轉容量過低,造成電力供應的穩定度風險正不斷擴增,隨著天候日益炎熱氣溫飆高,今年的發電備轉容量曾經降到只有 2.7%,顯示台灣能源政策風險正逐漸增加。由於可再生能源發電較不穩定,也進一步提高了台灣供電穩定性的風險,因此我們非常需要提高備轉容量。

為了滿足民生經濟的電力需求,也兼顧減少溫室氣體排放量的環保課題,目前各國政府的能源政策多採取相較保守穩定的能源配比。我國的能源政策雖應轉型,但也不能貿然髮夾彎,應該多多參考其他國家轉型成功的經驗。



資料來源:
1. 海面同時 9 個風暴!西有佛羅倫斯東有山竹來勢洶洶,美麗日報 (http://www.bldaily.com/international/p-277959.html)
2. 可再生能源,維基百科 (https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%AF%E5%86%8D%E7%94%9F%E8%83%BD%E6%BA%90)
3. 外埔綠能生態園區興建工程進度 60% 預計 8 月底完工,台中市環保局 (https://www.epb.taichung.gov.tw/8868/8872/1013448/post)
4. Energy Harvested from Evaporation Could Power Much of U.S., Says Study (http://news.columbia.edu/content/1736)
5. 風評:中華信評的「能源風險」可能超乎預期,風傳媒 (https://www.storm.mg/article/474659)
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Last modified:2018-10-19 19:21:36 by nicenter Powered by TadBook2
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