讀者投書

【投書】深度節能與再生能源,才是淨零黃金比例
隨著核三一號機7月底除役,二號機預定明年(2025)5月除役,推動超過8年以上、基於「非核、展綠、減煤、增氣」四大方向的能源轉型,將逢新的考驗。圖為屏東核三廠內的恆春風力發電站。(攝影/許𦱀倩)

文字大小

分享

收藏

【編按】近日立法院出現「放寬核電廠延役限制」提案,引發各方論辯。究竟核能是否是台灣邁向淨零的關鍵?核電歸零會缺電嗎?《報導者》邀請台灣氣候行動網絡研究中心總監趙家緯,以及潔淨能源推廣協會發起人翁華志執筆,論述各自看法與依據。

針對核三是否延役,我們先前也已刊登綠色公民行動聯盟祕書長崔愫欣,以及清華大學工程與系統科學系特聘教授葉宗洸的投書。未來,攸關能源轉型議題,《報導者》會不定期邀請專家學者投書,完整呈現正反雙方的論辯,提供讀者參考。

隨著核三一號機7月底除役,二號機預定明年(2025)5月除役,推動超過8年以上,基於「非核、展綠、減煤、增氣」四大方向的能源轉型,將逢新的考驗。過往8年間,歷經兩次總統選舉以及2018年2021年兩次公投案,但最終能源轉型仍得以存續。但今年(2024)2月新國會開議後,伴隨著在野黨於立法院中提出的「核子反應器設施管制法第六條條文修正草案」,要求刪除原先規範核電廠延役申請年限,以俾即將除役的核三廠以及已經除役的核二廠得以延長運轉,相關論戰又成氣候與能源政策焦點。

其中,獲聘為總統府國家氣候變遷對策委員會副召集人、和碩聯合科技董事長童子賢主張,為達到淨零目標以及AI衍生的電力發展,核能必須維持一定比率,才能「減碳、維穩、低價」,最獲得媒體關注。這也代表大眾對於達到2050淨零目標所需的電力結構、新核能科技發展前景、高再生能源占比的未來,還有AI用電激增因應之道等課題,有所疑惑。因此本文將回應上述課題,論證台灣如何實踐非核家園與2050淨零排放此兩法定目標。

邁向淨零目標的黃金比例
Fill 1
深度節能、再生能源、淨零、黃金比例
今年2月新國會開議後,隨著在野黨提案放寬老舊核電廠延役限制,相關論戰又成氣候與能源政策焦點。圖為新北市萬里區的核二廠與周圍電網。(攝影/林彥廷/資料照片)

若檢視立法院在野黨提出的「核子反應器設施管制法第六條條文修正草案」,案由中屢屢引用國際能源總署(IEA)的報告。事實上,IEA所提出的淨零路徑中,電力系統要達到淨零,得靠再生能源於電力結構之占比於2030年時提升至61%,在2050年時達到88%,而在2050年時全球核能裝置量雖有倍增,但占比則是由目前的10%降至8%。

且IEA亦進一步分析若歐美日等先進經濟體現有核電機組未延役或興建新機組的情形、同時新興市場與開發中經濟體中亦建置速度延緩,導致全球2050年的核能發電占比降至5%時,則可仰賴風力、光電、儲能的加速發展,補上缺口,仍可同樣達成2040年電力系統去碳化。

理解以上全球淨零路徑中的電力結構占比後,可發現童先生所提出的可兼顧生態與用電平衡的2050電力結構「再生能源30%、核能30%、碳中和火力40%」的主張,大幅高估核能的角色,忽略了國際研究均指出高再生能源占比的電力結構乃是淨零必備條件。更重要的是,未面對其黃金比例的可行性以及副作用。

假設2050年時發電量成長至目前官方預測的5,700億度時,30%的核能即代表該年核能發電量需達到1,700億度以上。要達到此目標,其在6月一份簡報中主張,核一到核四的4個廠址中,每個廠址都設置4座裝置容量達1,600MW歐洲壓水式反應爐,但此提案與當前立法院討論修法方向差異過大。若是改採用既有機組延役、廠址新增以及小型核能機組的綜合搭配,也須達成核二跟核三廠均延役,而1980年開始推動的核四廠,在歷時60年後,於2040年運轉,且要在已經進入除役程序的核一廠場址,引入4座裝置容量達1,600MW歐洲壓水式反應爐。

除了這些大型機組以外,根據筆者估算,還需在各縣市主要工業區中,增設33座美國西屋公司的AP-300小型核能反應爐,方能達到2050年時核電占比30%的目標。若將時間尺度納入其中,則意味著芬蘭花了18年才蓋好一座歐洲壓水式反應爐,台灣則要每五年就蓋好一座;2035年後,每年還要新增兩座小型核能反應爐。就連法國此般核能大國,法國總統馬克宏(Emmanuel Macron)2022年提出的核能復興目標為2050年前在法國新增25GW(即25,000MW)的核電裝置容量,而若要達到童先生的黃金比例,台灣在此期間內新增核電裝置容量則需達到19GW,更顯見其可行性極低。

更有甚者,若依據IEA的價值調整均化發電成本(value-adjusted LCOE, VALCOE)
VALCOE是國際能源總署所提出的比較各類發電技術發電成本的指標,其以均化電力成本(LCOE,針對某一發電方式,在其生命週期內實現收支平衡的最低電力出售價格)為基礎,除納入各種燃料成本、電廠硬體設備資本投資攤提之外,也將彈性能力(flexibility)、容量(capacity)等電力系統的價值納入計算,以提供比較再生能源與傳統發電技術於發電成本時,更有參考價值的比較基準。
,就算將風力與光電所需的儲能、電網調度成本均納入考量,新增核電的成本仍高於變動性再生能源。因此這般黃金比例的推動,事實上難以達到「低價」。
新核能之夢?

此波核能討論,相較以往不同之處,乃是有更多針對「未來新核能」的討論,就連行政院院長卓榮泰也強調政府對於未來新核能採取開放態度。若僅將其視為科技研發環節,的確可讓各方在符合科技倫理下,探索此可能性;但在其已成為試圖影響淨零路徑下電力去碳化政策方向的論點,則需縝密思考其期程、成本與副作用。

就以許多核能支持者大量引用的,2023年聯合國氣候峰會(COP28)期間內所簽署的核能3倍宣言,所謂核能3倍方能達到淨零目標乃是立基於經濟合作暨發展組織核能署(OECD NEA)的分析。但在該研究中,乃是判斷小型核能機組(SMRs)要到2035年後方能大幅商業化,在2050年時,SMR僅能貢獻全球核能裝置容量的四分之一,一半的機組則由現有大型核能機組延役,其他則需仰賴新增大型機組。可見在2050淨零路徑中,在推廣核能方的分析中,SMR都尚無法是主力角色。

且近期SMR商業化時程與成本,又因Carbon Free Power Project(CFPP)一案受到衝擊。由NuScale與猶他州聯合市政電力系統公司(Utah Associated Municipal Power Systems, UAMPS)合作的CFPP一案原訂是全世界最早可商轉的SMR案,但於2023年11月初時因成本飆升,找不到足夠的顧客,已經中止。且因NuScale在此期間捏造虛假的顧客名單,並隱匿成本,已在美國被提起投資詐欺的訴訟。且此案並非孤例,這些都是SMR的擁護者必須面對的事實。X-Energy的Xe-100以及奇異-日立合作的BWRX-300等SMR機型,其成本也都已是原先預估的4倍以上

至於童先生多次提出的核融合技術,事實上,大力推動核能的OECD核能署都未將核融合納入2050年淨零規畫。雖於2022年時,美國勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)中的國家點火設施(National Ignition Facility, NIF)完成首次具有淨能量輸出的核融合實驗,2.05MJ(百萬焦耳)的雷射注入後,經由核融合反應產生3.15MJ的能量,但若計入雷射生產過程中所耗用的300MJ,整體上尚未達到淨能量產出。且依據核融合專家估算,就算已有此成果,但整體商業化時程仍是在2060年~2070年左右。IEA將核融合的技術準備度(Technology Readiness Levels)評定為2,認為仍屬於概念與應用研析階段,並未將其納入2050淨零路徑分析時可採用的減量技術。

Fill 1
深度節能、再生能源、淨零、黃金比例
2022年12月13日,美國能源部在華府的記者會宣布,加州勞倫斯利佛摩國家實驗室的國家點火設施,首度在核融合反應取得能量淨增益的成果。(攝影/Chip Somodevilla/Getty Images)

雖然美國能源部於COP28時也提出了加速核融合發展策略,而Open AI與核融合新創Helion Energy簽署購電協議,預計於2028年提供50MW電力的新聞亦被國內核電倡議者大幅廣傳。但實際上,依據核融合產業報告,7成的產業受訪者最樂觀的商業化時程是在2035年左右,顯見Helion Energy所提出的2028年商轉時程,就如同《彭博社》(Bloomberg)7月18日的專題報導,不僅該公司員工認為不具可行性,連同業都擔心「沒有證據的新聞稿,對於利害關係人對核融合的信任度是弊大於利」。更重要的是,35國參與的全球最大型核融合時間計畫ITER,新近宣布將其試驗爐的運轉時程由2034年延後至2039年,且需增加54億美元(約新台幣1,700億元)的預算(目前預算為220億美元,約合新台幣7,000億元)。

上述發展更驗證了美國能源專業媒體《金絲雀》(Canary Media)的主編Eric Wesoff於NIF實驗結果出爐時的評論:「對於核融合科學家而言,這是件大事。但是對於電網調度者而言,這對實務上毫無影響。」

破除再生能源只能占30%的迷思
近期能源論辯時,諸多核電支持者會引用數據指出「2015年台灣火力發電占比為80.6%,2023年時則為83.1%」,批評由於非核家園之故,導致台灣電力系統未減碳。但此論點忽略了燃氣火力與燃煤火力的排碳量差異,因此若要分析電力系統減碳進程,仍宜以經濟部能源署公布的電力排碳係數
電力生產過程中,每單位發電量所產生之二氧化碳排放量。
為分析基礎。2023年時,台灣的電力排碳係數為每度0.494公斤二氧化碳當量,比前一年略為下降0.001;與2015年每度0.525公斤二氧化碳當量相較,則是下降6%。這降幅比原訂期程落後兩年左右,當然應該加以改善,但這也代表以「無碳電力占比跟過往相比為低」來臧否減碳進程,並非適當論述。

由於出口導向的電子業,其主要排碳量來源為用電,因此快速降低電力排碳係數,對於電子業而言,不僅牽涉了國際氣候績效評比成績,更牽涉了後續碳費要繳交的金額。但台灣若要加速削減電力排碳係數,首要之務在於突破再生能源的發展瓶頸。

從10年前光電占比還只有0.1%時,當時支持核電發展的能源學者便多次以「取代核四,需要0.6個台北市裝太陽能」來否定太陽光電的可能性。而10年來太陽光電發電占比雖已提升至近5%,發電量增加120億度,但由於近期部分地面型光電開發案爭議,因此所謂的太陽光電布滿一個台北市面積僅能提供台灣10%用電量,100%光電衝擊糧食安全的論述,亦引起諸多關注。在離岸風力上,則是見以台灣潛力場址面積搭配每公里裝置8MW,估算離岸風力裝置容量上限僅能發展至25GW,容量因數
指全年實際發電量在全年滿載額定發電量占比。無論何種發電設備都無法全年不休,因此預估機組可發電量時,乘上容量因數會較準確。
僅30%時,推算出發電量上限為660億度,僅能達現行發電量的四分之一。

但實際上,各部會於2021年~2022年間研擬淨零排放路徑之時,便有針對各類再生能源潛力與發展目標,個別籌組專家小組進行討論。而2050年時再生能源占比達60%~70%的規畫中,則以離岸風力裝置容量達到40~55GW,占比達到37%以上最高,而光電則為40~80GW,占比則約為15%左右。

Fill 1
深度節能、再生能源、淨零、黃金比例
台灣2050年再生能源占比達60%~70%的規畫中,以離岸風力裝置容量達40~55GW,占比37%以上最高。圖為位於苗栗後龍的離岸風電場。(攝影/陳曉威)

離岸風力發展設定時,已經考量了野生動物重要棲息環境、國防需求、北方三島重要漁場等條件,方才提出發展目標。且於估算再生能源躉售電價時,容量因數計算上各界同意可以43%為參數,因此660億度絕非離岸風力在台灣的發展上限。且在選址已迴避生態敏感區,且後續要求離岸風力均要如同沃旭能源履行「生物多樣性淨值正面效益」時,便不會發生論者所擔憂的風力極大供電時,破壞海洋環境生態的情形。

在光電發展上,淨零路徑設定目標時,便已考量到加速屋頂發展此條件,其可達到26GW左右,另外亦考慮停車場、太陽光電馬路、鐵路等,因此在官方淨零路徑中,地面型光電約占光電目標的45%左右,用地需求約為1.3~4萬公頃,相當於台灣國土面積的1%。若與農耕土地面積78萬公頃相比,在妥善選址程序與農電共生政策規劃下,對於糧食安全的衝擊可降至最低。

高再生能源占比的電力結構,除了前述提到土地需求以及生態衝擊等疑慮外,對於如何因應風力與光電的間歇性,確保晚間、無風時也有電可用,亦是各方關注的焦點。而在淨零路徑討論時,工研院也提出高再生能源占比下負載調度情形。在夏日時,在夜尖峰因應上,則以離岸風力與地熱兩再生能源為主,另再搭配碳捕捉(CCS)、儲能以及氫能。冬季時,則風力可滿足大量負載需求,另搭配地熱、海洋能,可將CCS、氫能發電需求降至最低。

Fill 1
Fill 1
Fill 1
Fill 1
Fill 1
Fill 1
12
官方淨零路徑下2050年夏季供需模擬。(圖片來源/擷取自經濟部能源局2022年12月17日「能源系統去碳化說明」簡報)

此外,2050年再生能源占比30%的目標,代表該年度約再生能源發電量僅會達到1,700億度。但依據RE100評估,2030年時,台灣企業的綠電需求量超過250億度以上。且在蘋果2030年達成供應鏈碳中和台積電綠電占比要達到60%、政府要求製造業綠電占比要達到15%以上等趨勢下,依筆者估算,台灣企業履行各類綠電承諾時,2030年的綠電需求量便須達到700億度以上,2040年時更將達到1,400億度以上。而童先生所提出的再生能源占比30%,比官方進程晚了20年,將不利企業履行RE100目標。

AI用電,非核不可?

經濟部於7月15日公布的2023年《全國電力資源供需報告》中指出,台灣與AI科技相關的用電需求,預估從2023年的24萬瓩,將增加至2028年的224萬瓩,成長約8倍。推估其用電量將由14億度增加至112億度,相當於在5年內增加100億度。但在此期間,光電與離岸風力若依據規畫建置完成,便可增加400億度的發電量。可讓Amazon、Google或是Nvidia滿足其新增資料中心電力來自全需來自再生能源的要求。

但另一方面,經濟部所提出的AI用電量成長預估,若比對美國電力研究所(Electric Power Research Institute, EPRI)於5月出版的美國AI用電預測,則顯著高估。在該報告中,指出在AI急速擴張且資料中心能源效率僅有小幅進度下,其預估年用電增長率為15%。而高盛集團(Goldman Sachs)在4月出版的全球資料中心用電量分析,則認為2030年全球資料中心用電量將是2023年的2.6倍,年均成長率也為15%左右。但經濟部提出的5年成長8倍的預估,意指台灣資料中心用電量年成長率要超過50%以上才會達到此目標。相較於國際最樂觀的AI用電預估,台灣都高出許多。

更有甚者,若此估算是立基於各廠商提出的申設申請,則更需檢視其合宜性,因為要達到此規模的擴張,則相當於要從現在開始,每一季都要有兩座與Google彰濱中心相當規模的新資料中心落成,才會有此快速幅度的增長。

除應更縝密地分析AI用電需求外,更應加速相對應的管理作為。目前資料中心雖已被列入能源大用戶,每年須申報用電情形,而電價調整時,也以較高的調幅,促使其提升能源效率,但尚未將其納入能源使用先期管理的範疇,要求其申設時便應提出能源使用說明書,採行最佳能效設計,並履行再生能源承諾。補足此制度缺口,才不致於讓本該增進福祉的AI,變成擁護核能與延緩減碳進程的藉口。

國家氣候變遷對策委員會應守護氣候法

賴清德總統成立總統府層級的國家氣候變遷對策委員會,邀集產業、學界、公民團體以及公部門各方代表,每季一次共思台灣氣候政策,立意甚佳。而憂心氣候危機的童子賢董事長,亦獲聘擔任副召集人。該委員會雖僅具諮詢性質,但由於屬於總統府層級,定會對台灣各界理解氣候變遷與能源議題具有構框作用。

Fill 1
深度節能、再生能源、淨零、黃金比例
國家氣候變遷對策委員會由總統賴清德擔任召集人,行政院副院長鄭麗君擔任副召集人,兩人皆出席8月8日舉行的首場會議。(照片提供/總統府)

童董事長從核綠共存的觀點,提出2050年核電要達到30%以上的電力去碳化情境,但前述分析指出此占比的可行性以及成本高昂,無法達成「減碳、維穩、低價」的目標外,國際知名能源學者索法庫(Benjamin Sovacool)教授等人研究亦已顯示,過往大舉推動核電的國家,並未有顯著較佳的減碳表現,且核電與再生能源在國家政策發展上具有排擠效應,難以共存。

且無論立法院修法結果為何,在未新購核燃料棒下,台灣已註定將於2025年5月後邁入非核家園。因此即將參與該委員會的各界代表,應慎思在當前各類限制上,核能議題在台灣整體氣候議程的優先順序。

最後,國家氣候變遷對策委員會雖並非《氣候變遷因應法》所授權的法定機關,但可扮演支持氣候治理化、強化社會溝通的任務。首要之務,乃是參與委員會的各界代表,肯認《氣候變遷因應法》第5條所明載的相關法律及政策之規劃管理原則,包括「訂定再生能源中長期目標,逐步落實非核家園願景」、「秉持使用者付費之環境正義原則」、「傳統產業轉型,創造綠色成長」等。藉此高度,讓高溫下感受到氣候焦慮的社會大眾們,不再陷入傳統的缺電與否、基載電力迷思、核電便宜等論點,而應共同參與深度節能、二次能源轉型、公正轉型等真正的氣候解方。

★延伸閱讀:〈【投書】台灣2050淨零能源拼圖,不能沒有核能〉

用行動支持報導者

獨立的精神,是自由思想的條件。獨立的媒體,才能守護公共領域,讓自由的討論和真相浮現。

在艱困的媒體環境,《報導者》堅持以非營利組織的模式投入公共領域的調查與深度報導。我們透過讀者的贊助支持來營運,不仰賴商業廣告置入,在獨立自主的前提下,穿梭在各項重要公共議題中。

你的支持能幫助《報導者》持續追蹤國內外新聞事件的真相,邀請你加入 3 種支持方案,和我們一起推動這場媒體小革命。

© 2024 All rights Reserved

有你才有報導者
有你才有報導者

這篇文章的完成有賴讀者的贊助支持,我們以非營利模式運作,

邀請你加入 3 種支持方案,讓報導者能夠走更長遠的路。

瞭解更多

有你才有報導者

這篇文章有賴讀者的贊助完成,我們以非營利模式運作,邀請你加入 3 種支持方案,讓我們能走更長遠的路。

瞭解更多

報導者支持方案上線,用你的方式支持報導者!

瞭解更多

開創組織永續經營之路
報導者支持方案上線,用你的方式支持報導者!

瞭解更多

即時追蹤最新報導
即時追蹤最新報導

開啟文章推播功能得到報導者第一手消息!

開啟通知

即時追蹤最新報導

開啟文章推播功能得到報導者第一手消息!

開啟通知