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光風核新能源大躍進

吳旻蓁 文章摘錄自第2207期

相對節能而言,開發新能源對於解決缺電問題更能收到效果, 除了風力、太陽能之外,小型核電站也開始被討論, 台灣的新能源產業,即將進入跳躍式成長新周期。

今年來,極端氣候導致全球各地熱浪肆虐,許多國家出現破紀錄高溫,包括印度五月多地氣溫逼近攝氏五○度;東京六月二十五日起連九天飆破攝氏三五度;中國六月中旬以來,北方多省出現三五度至四○度高溫,甚至熱過新疆吐魯番;不只亞洲,歐美也提前迎來熱浪。北半球正處於最炎熱的七、八月,不只導致民眾中暑、森林野火災情頻傳,也使得全球用電量開始拉緊報,又加上疫情、乾旱、俄烏戰爭影響加重能源市場供不應求,全球能源庫存位於歷史低點,都引發多國正面臨缺電危機,與此同時,電價也同步高漲。

綠電建置腳步加速

事實上,缺電、電價高漲已是近年來檯面上肉眼可見的問題,各國無不極力填補能源缺口,專家指出,近年由於各國政府積極祭出再生能源轉型政策、限制使用傳統能源,但與此同時,工業活動、各式新興科技應用等,對於用電量的需求只增不減,在供給減少、需求增加的情況下,能源價格失速上漲,因此專家認為未來缺電危機恐怕各國無一倖免。

根據國際能源總署(IEA)今年初發布的最新報告指出,全球經濟在新冠疫情後強勁復甦、加上供應鏈嚴重受擾,以及更為極端的天氣條件,全球能源供應商、發電廠擴大使用煤炭等化石燃料,使去年用電需求激增一五三八兆瓦小時(TWh),創下有紀錄以來的歷史新高,且年增幅達六%,是二○一○年金融危機後復甦期以來的最大成長幅度;與此同時,二氧化碳排放量則在經歷一九、二○年的連兩年下跌後,去年又恢復增加,甚至年增幅達二○億噸、激增七%至三六三億噸的歷史新高。

儘管去年電力吃緊使煤炭等化石燃料用量大增,看似使綠能轉型趨勢走回頭路,但實際也讓各國更加速拉升再生能源比重,使全球再生能源發電量成長破紀錄。IEA表示,去年再生能源發電共計超過八○○○兆瓦小時(TWh),新增發電量增加四六三TWh,其中風能與太陽能分別增加二七○與一七○TWh,甚至核能的輸出也增加一○○TWh。

全球再生能源發電量再創高

同時,氣候和能源智庫公司Ember亦在報告中指出,去年是可再生能源具里程碑意義的一年,因為潔淨能源滿足了全球三八%的電力需求,超越了煤炭發電的三六%與天然氣發電的二二%;且儘管在全球電力需求增加五%的前提下,仍有超過五○個國家投入風力和太陽能發電,占全球能源需求的十%以上,達十.三%,據英國廣播公司(BBC)報導,這幾乎是一五年《巴黎協定》簽署時,風力發電和太陽能發電量的兩倍。

其中,荷蘭、澳大利亞及越南可以說是動作最快的國家,這三國在過去兩年中將十%的電力需求由化石燃料轉換為再生能源。像是荷蘭去年再生能源占總能源消耗量的十二%,且在關鍵的風能消耗量成長三六%、太陽能消耗量亦成長二八%;此外,據荷蘭新聞簡報NIS News Bulletin報導,今年上半年荷蘭再生能源發電量占總發電量比率從去年的三三%增至四一%。而越南政府為了鼓勵綠能發展,一七到二一年以固定的價格向民間的太陽能與風能廠購買電力,也促使越南在太陽能發電出現了高達三倍以上的增幅。

隨著各國加大力道推進再生能源發展進度,過去十年,風力與太陽能在全球蓬勃發展,已逐漸使成本下降,並能與天然氣、核能發電等傳統發電競爭,S&P Global Commodity Insights資料顯示,估計二一年太陽能發電成本降至每兆瓦時(MWh)四五美元,遠低於二○一○年的三八一美元,陸地風力發電的成本則由八九美元降至四八美元。

IEA也預期至二○二六年全球風力發電量將比二○二○年增加約一倍;同期間太陽能發電能量將達二二九九.八兆瓦小時(TWh),屆時再生能源發電量將達到二○一九年全球總發電量的四二%。由此,綠電市場可以說正進入高速成長期,且隨著愈來愈多資金投入,達規模經濟後就可望成為完整的能源產業。在此趨勢下,台灣的綠電產業鏈也可望迎來一波長期的成長周期。

小型核電站成能源新解方?

值得一提的是,儘管各國積極衝刺再生能源建置,惟比重的拉升仍須時間發酵,但眼下碳排放難以緩解,氣候與能源安全危機又迫在眉睫,於是七月初歐盟議會投票通過,將核能列為環境永續的綠能;IEA也出具報告指出,如果二○五○年想達到碳中和,核能發電量勢必得翻倍成長。俄烏戰爭中斷天然氣供應,威脅歐洲能源安全,如今連最反核的國家,都出現核電重啟的討論。

台灣的核能議題亦是各界的討論焦點,儘管去年年底的公投,核四一案是不同意票居多,但不少問題仍急待解決,像是今年來台灣經歷多起全國性大停電,缺電、電網韌性不足等諸多問題浮上檯面,且隨國際能源大漲,亦使得台電自年初便遭受龐大虧損,最終不得不漲電價。於是,近來便有不少專家、學者發聲,認為台灣在能源轉型、經濟發展的路徑中,仍不可忽略核能。

不過傳統核電廠的瓶頸在於建造時程長、成本高,導致核能的每單位平準化成本幾乎是所有能源種類中最高,且與其他能源相反,核能會隨著時間發展越來越貴。也因此,國際上不少國家都已投入小型模組化反應爐(Small Modular Reactor; SMR)的研發。SMR被視為是未來能源缺口的解方之一,其最高發電容量為三○○MW,只有傳統核電廠的四○%;且相對傳統大型、集中式的核電廠設計,SMR的模組化特性可以將機組拆分成多個部分,在現場一次安裝多個小型反應爐,或是在工廠建置完後直接搬去現場,有利規模量產,又可避免過去設置核電廠工程浩大、費時昂貴的問題,具有較安全、機動、彈性化、成本低及占地小等優勢。

目前包括美國、加拿大、法國、俄羅斯、中國、韓國等國都有SMR發展規劃與廠商,像是首家獲得美國核管會批准SMR設計的NuScale Power(SMR.US)就規劃二○二九年將開始商轉;而在缺電的話題助威下,股價表現一點也不馬虎,一路從去年底的八.五六美元,漲到近期的十五.八五美元,寫下掛牌以來的歷史新高。中國核工業集團(CNNC)亦開始興建商用SMR玲龍一號,預計二○二六年啟用。此外,微軟創辦人比爾蓋茲投入的泰拉能源(TerraPower)、獲得美國能源局補助的X-energy、加拿大立足的Ultra Safe Nuclear以及英國Rolls Royce(勞斯萊斯)等,亦都陸續有階段性成果;其中,泰拉能源發展以用過的燃料棒或天然鈾為燃料,等於替傳統核廢料找到新出路。

台灣業界也掀起SMR討論。據了解,台塑(1301)對於SMR相當感興趣,也著手準備研發;而聯電(2303)榮譽董事長曹興誠也多次拋出在科學園區蓋SMR等建議。不過專家也提及,儘管SMR具有建設成本低,選址靈活性高的優點,且可與再生能源搭配,提供穩定電力,也有海水淡化、工業加熱等應用,然而放眼全球目前尚未見到實際運行數據,效益與競爭力仍有待檢驗,未來是否能成為淨零碳排的能源方案,還未定論。