2020 年以来石油产业波折重重。布兰特原油现货价从年初每桶 66.25 美元一路下跌至 4 月 21 日的 19.50 美元,为 2002 年二月以来最低点。主要原因是 COVID-19 疫情导致终端需求急冻,以及 OPEC 和俄罗斯减产谈判破裂。这些暂时性经济因素目前虽已缓解,但在气候变迁加剧,环保意识高涨,消费行为改变等压力下,石油产业前景充满挑战。拥有全球五分之一石油储量的沙乌地阿拉伯国营石油公司─沙乌地阿美 ( Saudi Aramco ),2019 年 12 月首次公开招股(IPO),募股总额为 256 亿美元,低于公司预期约 15%。全球首家市值高达两兆美元的公司,昙花一现。
现有能源结构不利永续发展
能源类型分为非再生能源及再生能源(或称绿色能源)。前者包含石油、天然气、煤炭三种化石能源,以及核能;后者则涵盖水力、风力、太阳能、生质能源等。根据英国 BP 公众有限公司 ( BP plc ) 分析 2019 年全球初级能源使用量,石油和煤炭分别占 33% 及 27%,天然气占 24%。石油主要用于运输,而煤炭和天然气主要用于发电,分别供应全球 36% 及 23% 电力,再生能源占 26%,其中 60% 为水力发电,而风力发电及太阳能则各占 20% 与 9%。
现有的能源结构并不利于环境永续发展,有限的化石燃料终会枯竭,污染亦对生态环境造成极大的伤害。煤炭蕴藏丰富,可供人类使用约 200 年。石油和天然气已探明的蕴藏量估计只能供人类开采约 51~53 年。三种化石能源中,天然气的碳排放量最低,比煤炭低 50%~60%,然而其发电成本较高,以台湾为例,燃气发电成本比燃煤高 48%,而且开采、输送、储存的过程中存在燃料外泄的风险,若发生爆炸恐将酿成灾害。核能发电稳定、成本低,且不会排放污染物于大气中;但有辐射外泄隐忧,且核废料处置问题至今仍无解。为了减缓气候变迁,全球能源结构势必需要转型,减少对化石能源的依赖,提高再生能源的使用。
绿能竞争力与日俱增
过去再生能源给人昂贵的印象,随着技术成熟与装置量增,产业竞争加剧,加上政府大力补贴,发电成本在过去十年间已大幅下滑。根据国际可再生能源机构 ( International Renewable Energy Agency,IRENA ) 的资料,太阳能的发电成本从 2010 年至今下跌超过 80%,导致成本下降的主要原因是太阳能电池转换效率从初期的 4% 提升到目前的 25%。陆上风电发电成本下跌 39%,主要是占成本 60% 以上的风电机组价格在十年间下降逾 50%。离岸风电则藉由提升设备容量,发电成本下降 29%。
相较于水力及风力发电,太阳能发电的地理限制少,发电容量大及稳定度高,发展潜力大。根据投资银行拉札德 ( Lazard Ltd. ) 以及 IRENA 的分析,目前无补贴太阳能平均发电成本较燃煤发电高约 30%,较风力发电高约 20%。随著成本持续下降,2021 年后新启用太阳能厂运转成本将比现有装置少 42%,将低于现有燃煤电厂及风力发电厂的运转成本,换言之,太阳能将会成为未来再生能源的主流。
不过,太阳能电池的转换效率已接近极限,需要新的技术提升效率。近期美国国家再生能源团队利用三五族半导体开发出新型太阳能电池,转换效率可以达到 47.1%,是目前最高的纪录。此外,太阳能属于间歇性能源,太阳不可能时时刻刻照耀,夜晚、阴天则无法发电,需要搭配大规模的储能系统使用。目前主流储能系统为抽水蓄能电站,地理条件严苛。最新趋势是使用锂电池储能技术,其建厂的地理限制少但成本高,且平均 6~8 年即需汰换电池。产学界正积极研发新技术,例如改采用续航力更优异的氢燃料电池,或延长锂电池的寿命。特斯拉 ( TESLA ) 近期申请的锂电池专利,声称可延长电池寿命三倍之多。然而,新技术距离商业化仍有一段很长的路要走。
各国迥异的能源政策,为转型埋下隐忧
联合国环境规划署估算,如果要达到巴黎协议中到本世纪末将全球升温幅度控制于摄氏 1.5 度之内的目标,从现在到 2030 年,全球温室气体排放量每年需减少 7.6%。然而各国能源政策大相径庭,恐让巴黎协议难以达成目标。
中国是全球最大碳排放国,排放量比排名第二的美国高出 90%,主要是因为 65% 的电力来自于成本低廉的燃煤发电,但人民却深受雾霾之苦。为了改善空污,政府原计画以天然气取代煤炭并加速发展再生能源。然而在历经 2019 年初因天然气供应不稳所导致的缺电窘境,政府去年底宣布扩大使用化石能源来稳定能源供给,兴建多座燃煤电厂,加大国内油气开发力度,再生能源从政策核心退于配角。
在美国,前总统欧巴马提倡增加绿能发电来减缓气候暖化,而川普却计画扩大化石能源使用量,振兴煤炭产业,增加页岩油开采量。未来十年内,美国页岩油日产量预估将增加近七成至 1,400 万至 1,500 万桶。然而,各州政府反其道而行,持续关闭老旧的燃煤电厂,提供各种政策及补贴发展绿能。美国能源资讯局预估,今年再生能源发电占比将首度超越燃煤达 21%。
欧洲高度仰赖能源进口,因而积极发展绿能。 2019 年再生能源(含水力发电)占总发电量达到 37%,高于中国的 27%及美国的 17%。去年 12 月,欧盟颁布绿色新政纲要 ( European Green Deal ),并在今年三月公布气候法草案 ( Climate Law ),目标到 2030 年碳排放量将比现在减少 50%~55%,2050 年前要让欧洲成为世界上第一个碳中和的大陆。欧盟也针对各产业详细规划能源转型方案,提供金融工具支持企业采用绿能;若从碳定价不如欧盟的国家进口货物,欧盟也考虑进行征税,将对全球贸易带来巨大影响。中美是否会因此加速能源转型,亦成为各方关注的焦点。
台湾绿能发展严重落后
如同欧洲各国,台湾 90% 以上的能源仰赖进口。煤炭及天然气发电占比分别达 46% 及 33%,再生能源只占 4.9%。偏重于化石燃料的能源结构,使得台湾人均碳排放量高于全球平均,世界排名二十五,亚洲排名第一。为提升能源自主与兼顾环境永续发展,政府从 2016 年开始推动能源转型,目标到 2025 年燃煤发电比重降到 30%,核能退场,天然气占比则提高至 50%,再生能源比重增加到 20%。再生能源装置总容量需达 27GW,其中 20GW 来自太阳能,其余为风力发电。
台湾位于亚热带,日照充足,且海岸狭长,东北季风强,具有发展太阳能及风力发电的潜力。然而,至今年三月,累积太阳能发电容量仅有 3.9GW,风力发电容量只有 0.8GW。导致进度严重落后的原因是政府缺乏全面性的规划、复杂的土地变更及环评过程,加上鼓励业者使用较昂贵的国产设备,降低业者投资再生能源的意愿。再者,台湾电价为全球第三低,营业用电最低每千瓦新台币 2.12 元,民众担忧能源转型会导致电价上涨。台湾应借镜欧洲经验,建构有系统且长远的转型政策,提供绿色金融工具及补贴吸引产业提高绿能使用量,并深耕绿色电力消费的宣导与教育,才能真正落实能源转型。
近年极端气候对全球威胁与日俱增,去年的欧洲热浪、澳洲大火、加州野火到年底的威尼斯水灾,气候变迁所导致的灾害越来越频繁。为了环境永续发展,从政府到人民,都必须要做出改变。转型虽然缓慢且艰巨,但只要能增加绿能发电,就能减少对环境的威胁,期以顺利迈向绿色低碳的未来。