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再生的是能源還是碳排放量?

2016-10-22 21:56

(作者:全民用電自救會2016.10.22)

前言

台灣自然資源缺稀,98 %的燃料都仰賴進口。如何將有限資源做最大化利用,以兼顧節能減碳及國家競爭力,是每個國民都應該了解的事情。我們不能為了減碳就不用電,而每一種發電方式,都有其代價與成本,理性思考台灣需要的是何種能源?尤其是目前處於電源短缺的情況,任何一種發電方式都不要輕言放棄,尤其台灣再生能源技術起步較晚,儲能技術尚未發展成熟,克服這些技術性的問題並非夢想,也非完全不可能達成,但是在這之前,有何配套措施以達成非核家園的理想?讓我們針對目前政府既定的能源政策方向「532」(註1)來探討以下幾個問題:

  • 度數滿足=尖峰備轉需求滿足?
  • 間歇性能源之容量大增,備援(容量)計畫卻未見?
  • 增加的究竟是再生能源還是碳排放量?

 

建置更多再生能源,以相同的發電量就可以補上核能電廠除役的電力缺口?

但其實相同的發電量不等同可以補上電力缺口,因為二者特性完全不同。這不只是50+30+20=100這麼簡單的數學問題,而是必須考慮到再生能源的這「20」為間歇性能源,它並不是一直都在。

舉例來說,2015年1月,溫帶國家德國所有的風力與太陽能發電量最高峰只占需求的3%,但幾個月後碰上豔陽高照有風的日子,太陽能與風能發電量就可達當天需求的54%,其不穩定由此可見。(參1)

然而,台灣為海島型氣候,平均日照時數與德國相當但遠不如印度(註2),且地狹人稠,寸土寸金,太陽能發電成本每度電高達3~4元台幣,不能與印度相提並論(註2)。

退萬歩言,當再生能源占比愈大=電網愈處於不穩定狀態
政府以為加上一堆不穩定的再生能源,發出相同的發電量就可以補上電力缺口,這根本只是把系統推向更不定,而且也無法補上電力缺口。

 

建置再生能源同時並未考量同樣容量的備援電力支援再生能源的不穩定。

政府具體能源目標為2025年要建置太陽能裝置容量20GW及風力裝置容量4.2GW。 (詳https://goo.gl/4Ug0bl)

因此,未來的系統,將可能會是:

  • 再生能源裝置容量占比40%((發電占比15~20%)
  • 火力機組裝置容量占比60%(發電占比需達80%以上,且應需再建置額外的火力機組來支應間歇性的再生能源)。(註3)

但因氣候變遷,未來5月~10月都可視為尖峰用電期,還必需考量火力機組的歲修問題(註4)

但我們政府並未考量對等的備援電力(火力電廠?)來支援再生能源的不穩定,亦或建置對等規模的大型儲能計劃也沒有看到(考量儲存成本遠高於蓋一個電廠的成本?)

氣候濕熱+歲修排程+再生能源的間歇起伏(詳https://goo.gl/4Ug0bl)會使得停限電機會大增。

資料來源:全民用電自救會

 

建置再生能源就可達成巴黎協議NDC(INDC)各國減碳義務?

去年的巴黎峰會達成減量協議,這次G20峰會再由中美帶頭批准並表達遵守意願,顯示巴黎協議可望不再重蹈《京都議定書》的結果。台灣也由當時的環保署長魏國彥出席,並提出「國家自定預期貢獻」目標,我國長期減量目標是到2030年時,溫室氣體排放量將降至2005年排放量的20%以下。(參1)

但仔細去看,如果要廢核又要避免台灣陷入缺電危機,還是要靠傳統的火力發電─而不論是燃煤還是天然氣發電,同樣都會增加碳排放量。

WHY?

假設我們把燃氣發電每度的碳排放當成是燃煤發電碳排放的一半(事實上數據是接近這個假設)

那可以得到以下結論:
燃煤的占比由35.7%降到30%(減少了5.7%的燃煤碳排)

燃氣由35.1%提高到50%(多14.9%的燃氣碳排,等同增加7.45%的燃煤碳排)

結果就是燃煤碳排減了5.7%又再加7.45%這實際上是降低碳排還是增加碳排?(註5)

 

結論:

再生能源及儲能技術發展成熟後,能使價格趨於平穩,更容易讓人民接受,亦降低台灣對於進口燃料的依賴,有助於環境永續經營。然而,在這之前,非核家園真的是一個理性的選項嗎?

 

備註:

註1:未來的能源配比將朝天然氣發電50%、燃煤發電30%、再生能源發電20%,這裡簡稱「532政策」

《電業法》修什麼?》《電業法》五大質疑 能源局長林全能火線釋疑

https://www.storm.mg/article/150812

 

註2:太陽能發電具優勢的國家—印度,屬於熱帶季風、熱帶沙漠氣候,冬季無明顯季風。受喜馬拉雅山脈屏障影響,無寒流或冷高壓南下影響印度。(參2)

印度適合發展太陽能有兩個原因,

第一、緯度低日照充足、閒置土地多且平坦。

第二、印度能源缺乏,電力供應不足,最常見的發電方式是高成本的柴油發電(參3),在最近印度政府舉辦的能源拍賣會上,拍賣陽光充足的拉賈斯坦邦太陽能計畫電力時的最高出價者,以每度(kWh)電 4.34 盧比(約新台幣 2.1 元)的價格買下,而這個價格,約略與印度最近一些燃煤發電計畫的電力價格相近。(參4)

上圖為全球各地的水平面全年累計總日照量分布圖。

圖中的黑框為與臺灣相同緯度的區域,

臺灣地區的年總日照量約在1400~1600 kWh/m2,除了中國西南方之外,

臺灣地區的日照量比起其它地區小。(圖片來源: Meternorm)(參5)

 

註3:視覺化圖片來源:https://goo.gl/YAlsJm

 

註4:火力發電機組的氣渦輪機組檢修週期是依等效運轉時數(EOH)來計算。是因為燃燒室、葉片等直接受熱之部分,其承受的應力非常高,所以採用受熱部分所累積之運轉應力來決定維修的週期是最合理的方式。這涉及氣渦輪機組葉片更換的運轉安全問題,就像飛機的渦輪引擎飛多少小時一定要歲修。是為了要應付夏季尖峰用電,有時須做好發電排程,在最需要的時候發電。火力機組一次歲修工期30~90天不等,視廠牌和大修內容而定。以大潭發電廠為例,每部機組歲修周期大約是2年一次,因此並不能因限電考量延後或提前歲修時程。(參6)

 

註5:燃煤碳排系數為0.929公斤/度,燃氣為0.432公斤/度,以0.929x5.1(煤減少碳排),去換0.432x14.9(氣增加),最終碳排仍然增加。此處尚未計入發展太陽能發電所產生之間接排放數量。(參7)

參考資料:

參1:社論》巴黎協議生效 減碳應優先於廢核

https://opinion.chinatimes.com/20160910005587-262101

參2:印度-維基百科

https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8D%B0%E5%BA%A6

參3:太陽能能否解決印度的能源問題?https://read01.com/6mR4a5.html

參4:印度的太陽能賭注行得通!2020 年前發電成本可能比燃煤便宜10% https://technews.tw/2016/03/08/india-bet-on-solar-will-pay-off-soon/

參5:臺灣日照量高低的爭議

https://scitechreports.blogspot.tw/2015/03/blog-post_5.html

參6:限電危機不是危言聳聽

https://tpcjournal.taipower.com.tw/article/index/id/132/page/2

參7:合理、實際的做法—核能,不能輕言放棄的選擇

https://pansci.asia/archives/1807

 

完整檔案下載處:再生的是能源還是碳排放量.pdf (600986) 

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