再生能源與前瞻技術，是淨零轉型的必要解方
台經院
2024/06/07
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淨零排放，電力部門必須仰賴前瞻及潔淨能源
為因應氣候變遷及極端氣候，淨零排放(Net Zero Emissions, NZE)已成全球共識並逐漸落實，2023年12月舉行的聯合國氣候變化綱要公約第28次締約方大會(COP28)則持續針對減緩氣候變遷尋求解方，明確的提出能源系統「轉型脫離(Transition Away)化石燃料」的發展方向。國際能源總署(International Energy Agency, IEA)於2021年發布的「全球能源部門2050淨零排放路徑」，以及2023年的延續報告都指出，2050年全球電力需求將是2020年的2.7倍，要達成NZE再生能源發電占比須達88%（其中風力與太陽光電占68%），其餘則為配置碳捕捉利用及封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)之燃煤、燃氣與生質能及氫能發電等。在IEA建議的淨零路徑中，CCUS與氫能等前瞻技術，即是從化石能源蛻變為潔淨能源最具代表性的能源技術選項。
順應世界潮流，台灣由能源轉型走向淨零轉型
我國於2016年著手推動能源轉型，標誌著發展再生能源與減少碳排的重要開端，展現出我國應對全球氣候變遷的雄心與決心。隨著能源轉型進程推展，太陽光電、風力等技術較為成熟之再生能源積極大規模開發，依據能源署能源統計月報資料，截至2024年3月國內再生能源累計裝置容量已達18.6GW，較2016年(4.72GW)增加294%，其中太陽光電及風力發電約占85%；然而，就我國環境條件而言，儘管太陽光電與風力技術已然十分成熟，但因我國土地資源稟賦有限，發展規模勢必受到制約，不可避免的會面臨設置上限的問題。因此，淨零轉型過程中，發展成熟的再生能源固然扮演相當重要的角色，然要進一步達成淨零排放，前瞻性無碳能源技術的發展與應用勢將會是實現目標的關鍵途徑。
以台灣四面環海且地處於板塊交界帶、擁有豐富溫泉資源，此一獨特地理特性顯示積極探索地熱與海洋能等前瞻能源，將是推動淨零轉型不可忽視的一環；此外，既有火力電廠系統無碳化轉型亦不可或缺，包含CCUS與氫能，此與當前國際發展策略可謂相當一致。
火力電廠無碳化，氫、氨及CCUS
在傳統火力電廠系統無碳化轉型的過程中，普遍為將無碳燃料如氫氣與氨氣引入傳統火力發電系統；而為落實電力生產過程的淨零排放，傳統火力發電整合CCUS技術亦為必要措施。氫氣與天然氣同為氣體並具有相似的物理特性，使其能夠在燃氣發電中進行不同比例混燒，根據技術成熟度逐步完全替代天然氣。此外，氫氣的燃燒副產品主要為水，對環境影響極微，從而有效降低碳排放；氨氣燃燒熱值與煤炭相近，可搭配既有高效率燃煤機組作為輔助燃料，進而減少對燃煤的依賴並減少碳排量。全球許多國家為實現淨零排放，並基於對無碳電力的需求，對氫氣、氨氣、CCUS均寄予厚望，如美國、英國等皆藉由政策與補助措施推動，由政府單位給予稅收抵免或提供研究資金，以減緩產業初期投資的資金壓力。
台電公司早已著手規劃與推動前瞻發電技術的減碳措施，諸如於2022年4月與西門子能源公司簽署混氫發電示範合作備忘錄，以興達電廠燃氣發電機進行混燒氫氣，並於2023年12月完成混氫5%示範測試，未來將視混燒技術發展，逐步提高混燒比例至專燒。在混氨發電方面，於2022年11月與日本三菱重工及三菱商事集團簽署合作備忘錄，續規劃在2028~2030年於林口電廠「超超臨界」導入混燒技術，進行燃煤混氨5%示範測試。此外，為驗證火力發電整合碳捕捉與封存技術之可行性，亦已於台中電廠進行試驗，規劃於2035年導入碳捕捉及封存(Carbon Capture and Storage, CCS)技術，包含啟動燃氣機組加裝CCS設備，目標二氧化碳年捕捉量約540萬噸，並進一步於2038年將年目標提升至約810萬至1,080萬噸，即是在這個國際發展趨勢下的具體推動措施。
借鏡國際經驗，設立專區實現前瞻能源技術發展
我國由能源轉型並邁向淨零轉型的進程中，除了促使再生能源持續蓬勃發展之外，引入前瞻能源技術更是其中的關鍵，亦即如何將再生能源與前瞻能源各項技術所需之設施、人力等各種資源整合，鏈結各項技術能量與資源至關重要。而英國在Teesside地區設立減碳中心，規劃布建技術中心以群集資源與提供電力服務，提供了我們非常好的借鏡機會。該減碳中心係由英國能源顧問公司(Element Energy)與西門子歌美颯(Siemens Gamesa)、沃旭(Ørsted)兩大風電業者合作，於英國東海岸風電地區進行示範計畫，願景為利用風電生產氫氣促使減少碳排，以促進歐洲走向完全的再生能源系統。
亦即相較於各項技術分散各地個別開發，如果能透過設置技術專區整合性地開發測試，例如利用設置能源專區更可發揮各項前瞻技術的綜效。以我國為例，可設立前瞻能源發展專區，將再生能源發電之電能轉換以製造綠氫，綠氫除可供電力部門燃氣混燒發電之外，並可供給產業、交通載具等部門應用，從而開啟綠氫市場，或儲存以供氫能燃料電池發電，而混氫發電結合CCUS將更有效減少碳排。透過這樣的設計逐步的擴張專區，將前瞻能源與再生能源結合，讓台灣也能在2050年走向完全無碳的能源系統。
基礎設施布建與所需周邊配套，仍是成敗關鍵
儘管氫氣、氨氣發電及電廠碳捕捉在技術上具可行性，但設置低碳能源專區除技術面之外，基礎設施的建置與所需之周邊配套設施，如輸送管線、處理與儲存設備、陸運車輛等亦不可忽視。由於相關標準法規方面仍有進一步完善空間；如何完善氫氨氣供給與滿足需求亦是推動關鍵；此外，良好的社會溝通亦有助於減少民眾對前瞻技術安全性的疑慮。
綜而言之，本文認為以再生能源搭配前瞻能源技術布建能源系統，是台灣走向淨零轉型達成淨零排放的不二法門，同時如果能透過設置能源專區建立技術中心、布建基礎設施與考量社會需求建構配套措施，再輔以推行綠電憑證與躉購的制度面機制，將可發揮更大的效益。因此，我們期待主管機關可以考慮借鏡國際經驗、採納前述建議，建構一個前瞻能源發展基地布建所需之必要基礎建設，與營造適宜之法制及市場等配套措施，一步一步的往前推進，讓台灣無碳電力系統得以實現，使淨零排放的目標可以完成。
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