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可再生能源本文重定向自 可再生能源

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风能太阳能生物质能是三种可再生能源的来源。
冰岛奈斯亚威里尔地热电厂
新疆风能塔
150 MW的安达索尔太阳能电站是一个商业太阳热能发电厂,位于西班牙英语Renewable energy in Spain。Andasol电站使用融盐箱储存太阳能的热能,使发电站可以在太阳不发光的时候能够继续发电。[1]

可再生能源Renewable Energy)为来自大自然能源,例如太阳能风力潮汐能地热能、水能、生物燃气,是取之不尽(用不完的),用之不竭的能源,会自动再生,是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源。

另一方面,近年来世界上有些国家也意识到可再生能源的重要性,而大力鼓吹,特别是在风电方面,风电从1990年来即每年有30%的成长速度,至2016年全球装机容量已达486.790 GW[2]。另外就个别国家而言:例如德国:再生能源发电从1990年占全部发电量约3.1%,发展至2010年底的17% [3],其中36.5%为风电;33.5%是生物质能发电,19.7 %是水力,太阳光电有12%,有37万的就业人口[4]

近几年来,由于气候变迁对人类带来的警讯,让各国政府纷纷思考如何减碳节能。为减少对化石能源的依赖性,有些国家便转而求救于核能发电,以达减碳又同时成本低廉的效果,惟自2011年3月11日发生的日本福岛核灾以后,许多国家原本雄心勃勃的扩核计划,都大大地受到质疑,极有可能会“弃核转再”,让可再生能源的发展有更大的空间[5]

根据国际能源署可再生能源工作小组,可再生能源是指“从持续不断地补充的自然过程中得到的能量来源”。可再生能源泛指多种取之不竭的能源,严谨来说,是人类有生之年都不会耗尽的能源。可再生能源不包含现时有限的能源,如化石燃料核能

大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源,而是数百年甚至千年的。

随着能源危机高油价英语2000s energy crisis的出现,对气候变化忧虑,还有不断增加的政府支持,都在推动增加可再生能源的立法,激励和商业化[6]。新的政府支出,法规和政策,协助业界在抵御全球金融危机中的表现中优于其他许多行业[7]。过去的研究认为,到2050年,可再生能源可以满足全世界能源需求的40%。如果可再生能源技术所得到的政府关注和财政支持能够达到核能在1970年代和1980年代曾经得到的支持,那么风能和太阳能的成本将分别在2020—2025年和2030年与传统发电技术的成本持平[8]。但到了2014年,此项研究已经过时,因为太阳能及风能的降价速度超乎预期,在许多市场都已经不需要补贴。企业会利用玉米,甘蔗等农作物生产生物燃料。农作物会持续生长,所以生物燃料,不会被耗尽,是可再生能源。

概说

全球的可再生能源容量,除了水电之外[9]

人类自远古起,就知道利用水力以及风力,所以有人称为“旧的再生能源方式”,惟自1970年代起,基于石油危机后,新能源的使用(核能、风能、太阳能以及生物质能)和发展,进入了新的里程碑。 随着1759年瓦特发明了蒸汽机,人们进入了蒸汽时代;而使用煤炭带动机器,这划时代的能源使用方式将人类文明带进了工业时代,大量生产带来了财富以及舒适的生活,惟同时也带来了人类万复不劫的命运:因使用化石能源带来的各种污染以及气候暖化等问题。 而且化石能源是有限的,许多矿区早已枯竭,或指日可待,而再生能源却是源源不绝的。

虽然使用矿来发电的核能并不属于化石能源, 但是由于铀矿储藏量也是有限的, 所以现行核分裂式的核能不算是可再生能源。将来如果核聚变式的核能技术能有所突破, 核能作为可再生能源的可能性和重要性才会增加。

2016年数据[10] 消费量(百万吨油当量) 探明储量 储产比
石油 4.42 1706.7(十亿) 50.6
天然气 3.20 6588.8(Tcf[11]) 52.5
煤炭 3.73 1139.3(十亿吨) 153
核能 0.59
水力发电 0.91
可再生能源 0.42

以下是为人类使用再生能源的原因[12]:

  • 科技的进步让此类能源更加“好用”。
  • 化石能源是有限的,所以其价格会日渐增涨。
  • 某些再生能源(如风能,水力,太阳能)不会排放温室气体,如二氧化碳,因此不会增加温室效应的风险。
  • 为了增进能源供应安全,减少对进口化石能源的依赖,并追求可持续性能源的需求。

甚至,更进一步地,有些国家开始在思考“百分百的可再生能源政策”,因为可再生能源长久之来被认为,充其量仅能作为化石或核电等能源之补充。然而,德国很多市、县及乡镇正在证明,传统工业国之能源政策可以被彻底改变,亦即可以百分百地依靠可再生能源,并且充足供应工业及现代生活所需的能源。目前在德国约有300个地区(小的只是乡下小镇,大的有如慕尼黑之百万都市)于2010年3月间已宣布:最晚2030年要达到百分百可再生能源的目标[13]

历史

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在19世纪中叶煤炭发展之前,所有使用的能源都是可再生能源,其主要来源是人力和畜力的形式利用牛,骡,马,水磨和风磨粮食,和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中,直到1900年的石油和天然气的重要性,和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。

除了核能潮汐能地热能之外,人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气,主要透过植物光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力,水力,海洋潮流等等,也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。

各种主要可再生能源形式

风能

国家可再生能源实验室预测风能价格将从2012年到2030年能下降25%。[14]
全球风力装置容量
2014年全球电力来源
煤天然气石油核能水力风力生质能太阳能光伏其它Circle frame.svg
  • 煤: 9,707,489 GWh (40.6%)
  • 天然气: 5,154,827 GWh (21.6%)
  • 石油: 1,023,005 GWh (4.3%)
  • 核能: 2,535,326 GWh (10.6%)
  • 水力: 3,982,509 GWh (16.7%)
  • 风力: 717,293 GWh (3.0%)
  • 生质能: 399,308 GWh (1.7%)
  • 太阳能光伏: 189,689 GWh (0.8%)
  • 其它: 194,154 GWh (0.8%)
2014年全球总发电量:

23,903,353GWh

资料来源:IEA[15]

空气中随着温度高低,气流会移动,即为“”, 风力发电机利用风能可以转变成机械能,再将机械能转成电能,现代的风力发电机一开始系由丹麦研究进入商业运行,起始于1970年代后期的石油危机丹麦意识到自己国家缺乏自产能源,高度仰仗进口能源将危害国家中长期发展,所以在此危机意识下,大力推动风力发电[16]
现代的风机在1980年后至今有突飞猛进的进步,不论在技术的进步以及成本的下降,都足以和传统电能分庭抗礼。现代风机的单机容量在1.5-3MW之间。由于风的能量与其速度为2的立方比(8倍),所以风速增加一些些,其能产生的能量就大得许多[17]。一般而言,风机的发电量每年在1500-3000满发小时之间。

风力发电从2000年至2015年成长24倍,至2015年的全球装机容量为432 GW。最近数年来,中国风力发电是异军突起的黑马,中国风机安装数量激增,从过去十年来(2005-2015年)的风机装置容量由1.2GW 成长为145.3GW增加超过百倍 ,不论是去年单年安装容量或截至去年的累积容量,中国都荣登世界冠座,也让中国的风机厂商市占率大为提升[18]
在此情况下,中国的风机厂商于2015年全球风机市占前十名厂商中就占了其中5位[19]:

  1. 金风科技股份有限公司(Goldwind)-12.5%
  2. 维斯塔斯(Vestas)-11.8%
  3. 通用电气风电公司英语GE Wind Energy-9.5%
  4. Siemens Wind Power-8.0%
  5. Gamesa-5.4%
  6. Enercon-5.0%
  7. 联合动力(United power)-4.9%
  8. 明阳风电(Mingyang)-4.1%
  9. 远景能源(Envision)-4.0%
  10. 中船重工海装风电(CSIC Haizhuang)-3.4%
  11. 其它厂商-31.4%

在风能的发展值得一提的是位于海上的离岸风力发电,由于海上的风更强以及更加持续稳定,而且海上面积大,所以离岸风电场的规模接近传统电厂,惟技术上及经济上都有一些尚待克服的障碍。不过,离岸风电场想必是未来再生能源发展不可或缺的一环。

全球风力发电统计 [20]
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
装置量(MW) 17,934 24,823 31,853 39,867 47,924 59,171 74,078 94,080 121,786 160,096
发电量(GWh) 31,493 38,541 53,029 63,464 85,672 104,318 133,139 170,941 219,124 277,706
占全球发电量比 0.20% 0.25% 0.33% 0.38% 0.49% 0.57% 0.70% 0.86% 1.08% 1.38%
2010 2011 2012 2013 2014 2015
装置量(MW) 197,663 239,183 284,698 320,633 371,893 434,722
发电量(GWh) 341,526 435,938 526,487 643,668 716,450 841,231
占全球发电量比 1.59% 1.97% 2.31% 2.76% 3.00% 3.49%
全球风力发电装置量前十国(2015年)[21]
国家 风电装置量

百万瓦(MW)

 中华人民共和国 145,362
 美国 74,471
 德国 44,947
 印度 25,088
 西班牙 23,025
 英国 13,603
 加拿大 11,205
 法国 10,358
 意大利 8,958
 巴西 8,715
其它地区合计 67,151
全球总计 432,883
全球风力发电装置量前十国(2010年)[22]
国家 风电装置量

百万瓦(MW)

 中华人民共和国 44,733
 美国 40,180
 德国 27,214
 西班牙 20,676
 印度 13,065
 意大利 5,797
 法国 5,660
 英国 5,204
 加拿大 4,009
 丹麦 3,752
其它地区合计 26,749
全球总计 197,039
全球风力发电装置量前十国(2005年)[23]
国家 风电装置量

百万瓦(MW)

 德国 18,415
 西班牙 10,028
 美国 9,149
 印度 4,430
 丹麦 3,128
 意大利 1,718
 英国 1,332
 中华人民共和国 1,260
 荷兰 1,219
 日本 1,061
其它地区合计 7,351
全球总计 59,091

水力

长江上的三峡大坝水力工程装机容量达到22.5 GW。
哥伦比亚河上的大古力水坝(Grand Coulee Dam)水力发电重力坝,位于华盛顿州。大坝提供给四个电站装机容量达到6,809 MW,并且是美国最大的电力发电设施。

在水中的能量亦为人类所驱,因为水比空气的密度高800倍,即使是慢慢流的水都可以产生很大的能量。
基本上有下列数种水力使用方式:

  • 堤坝式水电厂
  • 引水式水电厂
  • 混合式水电厂
  • 潮汐水电厂
  • 海流水电厂
  • 抽水蓄能电厂

虽然水力发电,在种种再生能源中历史最为悠久,但相关技术仍然有不少更新的潜力。德国南部的水力发电厂,因技术更新而明显提高效率;意大利及英国经由海流而产电的计划也都已步入能大规模产电的阶段[24]

太阳能

全球太阳能光伏(PV)装置量

太阳能一般是指太阳光的辐射能量,自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能,化石燃料可以称为远古的太阳能。自古人类就懂得以阳光晒干物件,也是保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。太阳能使用的方式可分为光热转换(被动式利用)和光电转换两种方式。主动式太阳能技术,包括利用太阳能光伏板和太阳能集热器储存能量。被动式太阳能技术,包括导向建筑物在阳光下,选择材料具有良好的热质量或光分散性能和设计自然空气流通的空间。

第一次石油危机的发生使得人们一度发展太阳能,但随着因禁运做成的石油危机解除后,发展步伐又慢下来,直到意识到温室效应导致地球暖化的问题严重性后才有开始认真开发太阳能。 可再生能源指的太阳能,多指太阳能发电。其他太阳能应用的部分列表包括通过太阳能建筑、采光、太阳能热水、太阳能烹调、高温工艺散热和用于工业用途的空间加热和冷却。

太阳能发电有两方法,聚光太阳能热发电太阳能光电。聚光太阳能热发电是把太阳光以镜片聚焦在细小区域,使之温度提高,然后推动热电机(例如蒸气发电机)发电,由于面积必须大才可有效提高聚焦温度,所以只会用在大规模发电的用途,效率可高至30%。太阳能光电是用太阳能板直接把太阳能转为直流电,最高效率达40%,一般大规模发电用的太阳能电池效率为24%。太阳能板的生产过程会产生有剧毒废料。

海洋能

朗塞,第二大的潮汐能电站240兆瓦

海洋能源(有时也简称为海洋能)是指由波浪潮汐洋流海水盐度的和海洋温度的差异产生能量。海洋能是一种新兴技术,地球上的海洋运动提供庞大的动能力量或运动中的能量。可以利用这种能量发电,以供家庭、运输和工业用电。

# 发电站 国家 位置 容量 参考
1. 始华湖潮汐电厂 韩国 37°18′47″N 126°36′46″E / 37.31306°N 126.61278°E / 37.31306; 126.61278 (Sihwa Lake Tidal Power Station) 254 MW [25]
2. 朗塞潮汐电厂英语Rance Tidal Power Station 法国 48°37′05″N 02°01′24″W / 48.61806°N 2.02333°W / 48.61806; -2.02333 (Rance Tidal Power Station) 240 MW [26]
3. 安纳波利斯皇家发电站英语Annapolis Royal Generating Station 加拿大 44°45′07″N 65°30′40″W / 44.75194°N 65.51111°W / 44.75194; -65.51111 (Annapolis Royal Generating Station) 20 MW [26]

生物质能

生物质能是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。也包括以生物可降解的废弃物(Biodegradable waste)制造的燃料。但那些已经变质成为煤炭或石油等的有机物质除外。

地热能

冰岛奈斯亚威里尔地热电厂

地热能是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度,而在80至100公里的深度处,温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳,热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热,这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。

各国的再生能源政策

世界各国在认识到再生能源的好处后,也想方设法地去推广其使用,惟基于各国不同的背景及考量,也有采取极不相同的政策以及方式,并达成不同的效果,大体区分有三种政策工具:

固定电价

固定电价(英语:Feed-in tariff上网电价补贴政策(FIT))最著名的例子为丹麦对风电的鼓励方式,丹麦可算是现代风电的始祖国,她采取的方式是给予一个固定电价,其后1991年德国也采用同样方式(提供最终用户电价的90%给再生能源电厂),从此德国风电风起云涌,开了成功的先河。在2004年丹麦突然放弃固定电价方式而走向“碳凭证”方式进行交易,从此在丹麦本土不再有风机安装,丹麦风机制造商也纷纷出走,寻求别的生路[27]

鉴于德国风电的所向披靡(在2007年前,德国风电在全球表现出色,其后被中国风电取代,如前述2.1“风能”),全球许多国家都纷纷向德国取经,采用此种固定电价收购再生能源发电的方式,著例有西班牙,法国奥地利,中国,加拿大的安大略省等国和地区。甚至连英国,作为自由市场的捍卫者,本来十分坚持“固定电价与资本主义精神相矛盾”的原则,也因国内的再生能源发展总是一蹶不振,最终也只好于2010年亦采取固定电价制度。另外在风电异军突起的中国,也是因为过去使用招标制度,而让风电的发展极为缓慢,最后也在2008年改采固定电价制度,整个风电的装置容量才有大幅的进展。

招标

作为资本主义的始祖国,英国对上述“固定电价”制度有难以接受的心理障碍,所以从1980年来苦心积虑地设计了风电场的招标,总有人来投标,也常有人得标,可是得标的容量与实际兴建的容量差别很大,更不必说和欧陆各国的一比高下了。如上述,后来(2010年)英国终于在2010年放下成见,也对再生能源发电的收购采取“固定电价”制度。

税收抵免

以“税收抵免”(英语:Tax credit)为手段:代表国家是美国,美国也算是比较典型的资本主义国家,也不太能接受这些“破坏市场机制的手段”,例如固定电价制度。他们想到的工具是“税收抵免”(tax credit),企业如电力公司,可以将公司盈余拿来盖再生能源电厂藉以抵税,此制度也造就了美国风电一时的风光,惟此制度(相对于德国或其他国家的”固定电价立法制”)并不稳定,完全仰仗政府的”施舍”,随着总统命令延长个几年或终止,这种三天打渔两天晒网的情况,导致美国的风电发展从1980年以降,一直是跳跃式的成长,有时有,而有时没有成长。在此制度下,由于欠缺一个长期安定的投资环境,无法进行长期的规划,也几乎不可能造就任何产业;而且无法做成“全***动”(在丹麦以及德国,风场常是当地居民组成”合作社”的共同投资;太阳能光伏板更是各家各户自行在屋顶上安装的DIY休闲活动)。但是在美国制度下,可再生能源的投资,或是只有很赚钱的大企业才玩得起;或是成为投资银行精心包装让投资客节税的金融衍生性商品。

小结

“固定电价”制度经过事实验证,是目前全球各国在尝试各种方式中最有效的政策工具。而且甚至是最节省的,如上述,招标最后还弄得价格比“固定电价”高,主要原因是在招标制度下,乍看很迷人,可以让最有竞争力的投标人被风场用最便宜的价格兴建起来,但是也正由于竞标的结果,造成绝大多数的竞标案都是低价抢标,最后得标的厂商也因为几乎无利可图,造成放弃原有标案,或者演变再次重新招标的情况(延长厂商规划时间,造成投资成本增加)。招标因为没有长期的投资保障,所以最后真正兴建的再生能源发电厂,常常反而会变得更贵。
新近成功的典范是加拿大安大略省,于2009年9月公布了合理的收购电价后,马上就成为全球再生能源的大吸盘,许多跨国企业纷纷前往投资以及开发。

商业化

可再生能源的增长

可再生能源发电和容量在全球电力供应变化中所占比例[28]
风电和光伏的增长

从2004年年底,对于许多技术,全球可再生能源的容量每年增长速率在10-60%。在2009年相对于过去的四年里,对于风电及其他许多可再生能源技术生长速度加快了。[29]在2009年加入的风力发电能力比任何其他可再生能源技术更多。然而,光伏并网发电增长是所有可再生能源技术中最快的,有60%的年平均增长率。[29]在2010年,可再生能源大约占新建发电容量的三分之一。[28]到2014年光伏装机容量可能会超过风电的,但由于太阳能容量系数(容量因子)较低,从光伏电池产生的能量,预计直到2015年前不会超过风电的。

选定的可再生能源指标[30][31]
选定的的全球性指标 2008 2009 2010 2011
可再生能源容量的投资 (年) (十亿美元) 130 160 211 257
可再生能源容量 (已存在的) (GWe) 1,140 1,230 1,320 1,360
水力发电容量 (已存在的) (GWe) 885 915 945 970
风能容量 (已存在的) (GWe) 121 159 198 238
太阳能光伏容量 (并网发电) (GWe) 16 23 40 70
太阳能热水容量 (已存在的) (GWth) 130 160 185 232
乙醇生产 (年) (109升) 67 76 86 86
生物柴油生产 (年) (109升) 12 17.8 18.5 21.4
使用可再生能源目标政策的国家 79 89 98 118

预测是有所不同的,但科学家们已经提出一个计划,到2030年利用风能水电太阳能发电提供100%的世界能源。[32][33]

根据国际能源署(International Energy Agency,IEA(的在2011年的预测,在50年之内太阳能发电可能产生世界上大部分电力,大大减少了对环境有害的温室气体的排放。在IEA可再生能源部门的高级分析师Cedric Philibert说:“光伏发电和太阳能热设备可满足世界对电力的需求到2060年 - 和所有能源需求的一半 - 还有风能,水能和生物能发电厂供给很多的给余下的发电。“光伏发电和聚光太阳能发电可以成为电力的主要来源”,Philibert说。[34]

经济趋势

在欧盟的光伏价格预测(2010-2020)
在2012年以美元计的油价 (红色)

各种形式的能源价格昂贵,但随着时间的推移,可再生能源一般越来越便宜,[35][36]而化石燃料变得越来越昂贵。在2011年国际能源署(IEA)的一份报告说:“成本竞争力的可再生能源技术的投资组合变得日益广泛的情况下,在某些情况下提供的投资机会,而不需要具体的经济支持,”并补充说,“在关键技术上成本的降低,如风能和太阳能等,都将继续下去。”[37]

国际太阳能学会英语International Solar Energy Society(International Solar Energy Society)认为,随着时间的推移,可再生能源技术和经济将继续改善,它们是“现在是足够先进,让可再生能源为主要穿透成为主流能源基础设施和社会基础设施”。

评价

保护有限的资源

根据国际能源署的统计,探勘原油的最高点(哈伯特顶点)是在2020年会达到[38];也有人认为其实在2006年已经达到,这也就是为何全球自2006年开始大幅发展再生能源。当达到这最高点后,之后能再探勘的原油数量就会减少,然而全球能源需求则会在此时间点之后增加,所以短中期之内势必要让可再生能源扮演重要角色,经由使用可再生能源减少对化石能源的耗竭,因为化石能源是化学工业长期仰赖的原料。

气候保护

使用化石燃料排放大量的二氧化碳二氧化硫等,反之,若使用可再生能源则会使二氧化碳之排放大量减少。
最明显的例子可举德国为例,由于德国近20年来各方面鼓励使用可再生能源,其成效极为卓越,所以在2010年减少了1亿2000万吨的二氧化碳,比2009年还更多1亿1100万吨的二氧化碳)[39],也因此让德国提前达到减碳目标(京都议定书要求要减碳相对于1990年低于8%,而德国早于2007即达减少18.4%)。反观台湾,2006年的二氧化碳排放量相对于1990却增加了140% (进口能源值亦于同期增加126%)[40]

台湾即便减碳工作并无实效,惟有限的成绩中也可看出可再生能源发电对减碳的卓越贡献:

项目 减量成
2006 2007
扩大国内天然气使用计划 39.78 83.85
推广风力发电 17.11 48.57
改善电网结构及输电线路损失 31.41 28.05
成立政府机关节约能源技术服务团 2.60 3.42
能源产业自愿性减量协议推动计划 - 3.00
持续推广太阳能热水系统 28.90 2.70
推广生质能 5.40 1.91
补助政府机关节约能源改善导入能源技术服务业 0.27 0.72

(出处:经济部,国家节能减碳总计划)

以台湾为例,上述2007年为例,天然气使用减碳成效为使用风电的1.72倍,惟就天然气发电在当年装置容量为风电的68.17倍(还不含天然气在发电以外的减碳贡献),可见使用再生能源发电是最有效的减碳方式。

发电业系造成二氧化碳的最大元凶,全球皆然,例如台湾,60%的二氧化碳来自发电厂,所以改变发电结构是最重要的减碳方式。一台风力发电机组可以达到的减碳效果相当于450公顷的成林(约20座大安森林公园的面积)。全球减碳最好的国家德国目前每年的减碳成效,约近一半是再生能源发电的贡献。

降低失业率

再生能源需要的人力较传统能源多,在目前劳动力供过于求的情况下,推广再生能源可以减少失业问题。

避免游资造成泡沫经济

许多再生能源,如风力、太阳能,主要的成本是在设备成本,但无燃料成本;这类再生能源初期投资金额高,此特性让再生能源能吸收过多的游资,对于现代社会的通货膨胀控制有助益,亦可以减少房价等民生物资的涨势。

核能虽然也有类似特性,但其在经济上有许多缺点。首先是核电最低投资金额极高,投资不仅只是发电设备,而是维持核电人才及技术经验的金额。(在三哩岛事件后,全球对核电的投资已经低于最低投资金额);其次,核电需要临时投入大笔资金补强新发现的风险;然而对于大多数国家而言这也是一种政治上的风险,而且许多情况下,停建核电厂的损失往往低于继续兴建或继续维持的损失。

社会的接受度

大部分的民众乐见可再生能源的增加,即便电价可能涨价都愿意。例如台湾在再生能源发展条例于2009年通过后,当年十二月,经济部委托世新大学民意调查中心对”再生能源政策”进行民调,得到结果:约85%的人听过可再生能源,约89%的受访者支持政府发展可再生能源,约80%受访者支持使用者付费,约75%接受每月电费调幅在15元以内,约60%使受在30元以内,约48%接受在50元内。
在中国大陆亦同,世界银行曾对十五个国家人民作过民调,询问对全球暖化的认知度,有七成的中国人愿意支付更高的价格,以对抗地球暖化的问题,因为他们认为“地球暖化是个严重的问题”[41]

在另一方面,再生能源比较不容易造成全面断电的特性、其成本的快速下降、及可以使用过多的资金及劳动力优势,也提高了社会接受度:许多工业及商业经营者愿意付出较高的电费,来避免全面断电的灾难,厂商会为了减少风险而在厂区设立再生能源设施,为了配合再生能源所需要的储能设施、在许多情况下是使用传统能源也需要设置的;许多政府也乐于补贴再生能源,可以减少高失业率及高房价的问题,减少这些问题所减少的政府损失是远多于补贴再生能源的费用;而且“将一定比例的能源改为再生能源,不会提高成本”已经成为事实,而且这个比例也会慢慢提高。

减少外汇购买化石能源的支出

台湾的能源2009年99.37%依赖进口,其中51.8%为原油,30.5%为煤炭,8.39%为液化天然气,8.72%为核能发电[42]

而提供原油的地区,有81.6%来自中东地区;煤炭有43.3%来自澳洲,40.4%来自印尼。可见地区集中性很强,也反映出高风险性,特别是多战事的中东地区,而新近(2011年)更为了当地的民主运动,将使能源供给以及其价格之波动,划上问号[43]

若能增加可再生能源使用的比重,可以减少对进口能源的依赖,也相对地减少受能源价格波动的影响,因为风能,太阳能,地热以及生物质能都是大自然赐予的,不必付费。

2010年台湾为了进口能源,花费了GDP的11.7%(在2008年由于原油价格上扬,进口能源还花费了占GDP的15.3%)[44],自2004年起,台湾每年几乎要多花2千多亿新台币去购买进口能源,但其原因却非因为经济成长增加造成能源需求增加,而是因为国际能源事场价格的波动,每年的2千多亿因为能源价格上扬而被吃掉了。若再生能源能够占能源供给的10%的话,那台湾每年就可省下GDP的1-1.5%的花费,亦即每年可省下新台币1千多亿的花费,而将这些资源再运用在再生能源的研究发展上,则台湾再生能源的发展更为可期!

参见右图[45],原油价格从1986年的每桶10美元涨到2005年的每桶70美元。而未来的原油价格也伴随着原油的逐渐枯竭以及中东地区的战乱,有非涨不可的趋势。若果,则台湾就要有心理准备,要花上比GDP更多于10%以上多得多(上限未可知)的代价进口化石能源。

亦即,若今日能下决心开始能源结构的转型,急起直追发展再生能源,明日就可享有稳定能源(供应以及价格)的甜美果实,若任其惯性而贪图一时之方便,不肯戒掉对化石能源的”毒瘾”[46],则日后将被动地受制于其价格的波动,而影响社会以及经济发展甚钜,在2008年时原油价格上涨至一桶145美元时,全球许多国家的经济受到严峻挑战,社会动荡不安,处处有罢工风潮等等。而国际能源总署甚至还发出警讯:至2013年时,原油每桶为200美元[47],肇因为目前原油价格太低,故石油公司没有动机去花费更大开采更多石油,物以稀为贵,故价格会上涨。

产业升级

若是不研发再生能源,会失去产业升级的机会,国家将在未来没有竞争力。例如沈溺于核能的法国,在2014年前后已经发现,核能已经比再生能源昂贵,兴建新核电厂或升级既有核电厂,都不如改用再生能源,法国必须在再生能源上补课。

成本

直接成本

化石能源以及核能的价格越来越贵,但可再生能源的价格在最近十五年来平均下降了一半[48]。甚至有专家认为,其成本基于大量生产以及技术的进步,至2020年价格还可以再下降40%。

由于德国的“固定电价法”(Feed-In Tariff, FIT),系针对不同的可再生能源形式给予不同价格,并予以每年的递减,在此情况下,可防止过多的补贴,例如在太阳光电,由于价格不错,而且市场竞争很激烈,特别是来自台湾以及中国大陆的光电业者更逼迫不少德国业者濒临破产,所以德国政府在去年(2010年)太阳光电安装并并联达7400 MW时,就加快了电价下调的速度[49]。在台湾经济部于2010年12月17日也有类似的收购电价下调的动作,只是在台湾已安装并并联者(而享有该电价者)可能不到20 MW。

外部成本

由于化石能源的燃烧会造成对生态以及环境极大的污染,而这些负担目前并没有被计算在电价中,而系由全社会的人民来分担。根据德国专家计算,每度燃煤电厂的电应该要计算外部成本每度6-8欧分(相当于每度新台币2.4-3.2元),相对的风电的外部成本为每度0.1欧分(相当于每度新台币0.04元),太阳光电的外部成本为每度0.6-1欧分(相当于每度新台币0.24-0.4元)。以此计算,2007年德国的可再生能源发电,让全社会节省了58亿欧元的外部成本(相当于新台币2320亿)[50]

再生能源的竞争力

在台湾,可再生能源视种类,有些已经可以和传统能源平起平坐了,以下为台电收购民营传统能源的电价:

电厂名称 燃料别 购电价格 度/元
长生电厂 天然气 4.32
国光电厂 天然气 3.99
星能电厂 天然气 4.00
森霸电厂 天然气 4.01
新桃电厂 天然气 3.77
嘉惠电厂 天然气 3.66
和平电厂 2.46
麦寮电厂 2.32

资料来源:台湾电力(股)公司,2011年预算书

理论上[51],台湾的风电在风资源优良的地区为每度3元新台币,在比较普通的地区就需要每度3-4.5元新台币,若此,则现在即已可和天然气发电相抗衡。
太阳光电则比较晚有竞争力,早期的价格在每度10元新台币上下,德国ISE研究机构指出[50],可能于2030年间,可以达到每度2.5-3元新台币,也就和传统发电业打平了。另一方面,传统发电业势必不会停留在上述价格,如上所述,基于种种原因,石化能源价格一定上涨,届时(例如2030年间)则可能比现在为两倍或更贵的价格。但是此研究是错误的,低估太阳能降价的速度,在2014年,太阳能发电在许多市场已经不需要补贴,而且太阳能等再生能源的价格竞争力,已经有望抑制化石能源的价格。

分散型的发电方式

从传统发电方式走向再生能源发电方式,将对整个电业的结构有钜大的改变,首先,不再是一个集中的大电厂例如1000MW的燃煤电厂进行发电,而是由各个小型分散型的发电系统进行发电。

而且,在此结构下,不必再像中国西电东送,或像台湾南电北送,而多半由发电的当地就消化了。如此可节省大量的因运输而损耗的能源。另外,在分散型的发电方式概念下,也应该去推动真正的汽电共生[52],而集中型的发电厂往往无法利用废热,就任凭浪费在大气之间,极为可惜。

而且,在分散型的电力系统下,风险也相对地分散了,而不是集中的,例如在2011年311日本复合灾难发生时[53],风电在这次日本大地震中生存的下来,也在大停电的同时发挥它不需任何燃料,仅仅仰仗风力即可发电的特质,使日本在大地震期间。还能有提供照明等电力供应的功能。此不但印证了风电是安全可靠的,并且也因为其分散型的发电,才能在灾难或事故发生时,不致全地区陷入无电状态。

对生态环境的影响

在谈论“对环境的影响”,可以依“产品生命周期”分成三个阶段:制造, 营运,还有最后报废 ,如下依各种能源发电形式说明之:

燃煤发电

为了有所比较,先在此介绍一下“燃煤发电”对生态环境的影响。从煤矿开始至采煤,都是对生态极大的破坏。其影响面积以及过程中排出的粉尘以及各种有毒物质的污染,都是有害健康以及环境的。举德国为例:每年针对鲁尔区竭煤以及硬煤所给予的补助种类可见:对地下水被超抽以及回复露天采矿地给予每年5亿欧元,以及将30万民众移离原有居住地区,并俢护超过100平方公里的面积等。而燃煤发电亦极为污染,产生二氧化硫二氧化碳,灰渣等。

太阳能

太阳光电板的生产技术还在不断进步当中,就多晶硅光电板而言,其回收所需能源应花费约3.5年,就单晶硅光电板而言,其回收所需能源应花费约0.5-1年,而太阳光电板的设计夀命在20-30年。 制成的太阳光电板本身是无毒而可以作为回收使用的[54]。太阳光电板中含碲化镉者(First Solar为着例),则该芯片本身含有毒的重金属,可是芯片本身还是可以回收使用。 但制造太阳能光电板的过程会产生太量的剧毒,这些剧毒是可以回收再用的,但回收成本极高,占去了制造约太阳能电板成本的大多数,在可增加以倍计利润的吸引下,成为弃置未经处理剧毒的大诱因。

水力

虽然相较其他如太阳能、风力等再生能源发电,使用水力具有可以储存水资源的附带作用,但建造较大规模的水力发电设施、水霸会淹没大面积的自然生态地区,甚至需要迁移大量人口。

而在植物茂盛的起点畜水会把植物淹没、降解而做成温室效应比二气化碳强30多倍的甲烷,因为季节性的水位转变,储水后仍然不停会产生甲烷,不停如速地球暖化。而水霸储水发电也有寿限,不算是可持续发展的能源。

因为迁移途径被断阻,对于需要在不同流域迁移的水中生物会有相当影响,甚至做成物种灭绝。

风力

风电产生电的过程中,最为人诟病者为噪音,保持适当距离或改良设计就不会发生困扰,目前甚至已经有产品已经安静到可以放在住家屋顶。此外,其他废弃物、废水、废气等都不会排放。至于日后报废,整座风机都可以重新回收,其中82%是来自钢铁,8%是玻璃纤维的叶片部分,还有3%是铜,另外7%是、电子以及一些液体[55]。但规划不当的风机可能会危害其周边栖息鸟类或途经候鸟。

生物质能

在利用生物质能的方式若是用燃烧者,则在燃烧过程中,视其内容物而可能会释放出伤害健康的物质,例如氮氧化物二氧化硫、以及粉尘等,在德国,此类的炉子有相关规定限制其临界值以及有不同的过滤方式。

此外,针对种植供给生物质能的经济作物,所使用的农地可能会与种植粮食作物的农地会有冲突,也会跟需要保护的生态敏感地冲突,例如在热带种植的棕榈油就常被人批评,因为热带雨林具有维护生物多样性以及储藏二氧化碳的功能,一旦被放火摧毁殆尽,大量的二氧化碳又在燃烧过程中被释放出来[56]

与电业自由化的关系

在德国已开放电业自由化十几年了(自1998年4月),可是还离真正的自由竞争市场很远。因为有四家大电力公司还占有82%的市场,这种寡头独占并利用其市场地位进行不公平竞争的现象,已多次被欧盟公平交易委员会所叱责[57]
德国的再生能源法让所有的再生能源业者,不论是个人或企业都可以带着自己的发电厂参与市场,再生能源业者可以自由使用这四家大公司的电网,可是要支付过高的“过路费”,这种现象是极为不公平的,所以有不断地呼声要求电网应与电厂经营分开[58],以免“球员兼裁判”造成不公平竞争,最终肥了电力公司,吃亏的还是最终消费者。

参见

参考文献

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外部链接


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