全球能源科技發展趨勢

▓撰文：呂錫民、黃美瑤

國際能源總署（IEA）在2010年出爐的「Energy Technology Perspectives 2010」，預估在2050年時，全球的能源需求將比2007年成長84％，二氧化碳排放量增加為2007年的2倍。因應此能源需求的高度成長與嚴重的環保議題，IEA以最低成本為訴求和低碳能源技術為機制，規劃出2050年的全球節能減碳目標，亦即，能源需求比2007年僅增加32％，二氧化碳排放量比2005年減少50％，此目標與IPCC所擬定的接近。IPCC規劃全球在2050年時，二氧化碳排放量為2000年的一半，維持大氣中二氧化碳濃度為350ppm，使得全球溫度上升不超過2℃。

如上所述，針對2050年節能減碳目標，以最低成本所模擬出來的各種能源技術與其減碳百分比，IEA統稱為藍色情境（Blue Map Scenario）。在藍色情境當中，終端用能源效率（包括燃料與用電）占2050年二氧化碳減排的38％，其次，在發電、燃料轉換和工業的碳捕獲與封存技術（Carbon Capture and Storage, CCS）則占總減排的19％，第三，再生能源的增加使用占總減排的17％，最後，核能則占6％。再生能源貢獻在藍色情境中的約四分之一係來自生質燃料，再生能源剩餘的四分之三則大部分使用在發電部門，這些數字顯示核能和再生能源的寡占性，這是因為此兩能源選項在BAU（Business As Usual，一般情境）裡已占有顯著的比重。此外，電動車、燃料電池車、電氣化以及其它用途燃料轉換為應用在運輸部門的主要未來低碳能源技術。在此值得一提的是：CCS的減碳效應，對於能源效率降低是有一定的影響程度。下面章節為各國能源科技發展趨勢摘要綜整。

歐盟

◎歐盟能源科技策略計畫：氣化技術及CCS、節約能源、再生能源

*第二代生質燃料逐漸取代傳統化石燃油，且其生產過程發展為永續生產。
*透過工業級規模之示範與系統效率等研究，達成碳捕獲與封存技術之商業化與普及性。
*最大型風機之發電量將加倍，並率先應用於海域風電場。
*大型太陽能光電包括聚光型發電系統的商業化與示範。
*建構單一與智慧型歐洲電力網，大規模整合再生能源與分散式能源系統。
*擴大建築、運輸與工業等部門之節能產品與系統市場。
*維持核分裂技術之競爭優勢，以及核廢料處理的長程解決。

美國

◎清潔能源計畫：再生能源、新能源利用、能源效率

*發展下一代生質燃油及燃油設施。
*加速複合動力車的商業化。
*發展商業級規模的再生能源。
*推動數位化電力網。
*推動燃煤低碳技術之商業化與應用。
*其他：外海油田鑽探、二次採油（EOR）、碳捕獲與封存、核能。

中國

*中國發展風力發電主要在於帶動當地機械、電機等傳統產業轉型。當地大部分業者在2004年後進入風力發電產業，成長快，惟產品品質較國外成熟產品差，但在培養本地產業的政策目標下，使用國產商品成為中國市場主流。
*風力發電產業方面，2008年新增裝置容量6,246MW，成為全球第2大市場。
*2009年提出「新能源產業振興規劃」，將2010年風電裝置目標提高到30GW，並提出2020年150GW裝置容量目標。
*由於大量廠商投入，中國於2008年已成為全球第1大太陽電池生產國。為促進太陽光電產業化與規模化發展，培育戰略性新興產業，2009年7月中國財政部、科技部與國家能源局共同擬訂「金太陽示範工程財政補助資金管理暫行辦法」，對一些省市推展太陽光電系統設置項目提高補助金額。

日本

◎日本唯有開發創新技術才有機會達到溫室氣體排放減半的目標，目前著重於供應端與需求端之效率提升與低碳技術的發展，已選定21項優先發展技術。

*發輸配電：高效率燃氣電廠、高效率燃煤電廠、碳捕獲與封存技術、創新光電技術、新核電技術、高效率超導體輸電。
*運輸部門：智慧型運輸系統、燃料電池車、充電式複合動力車╱電動車、運輸用生質燃料生產技術。
*工業部門：創新材料生產與加工、以及創新鋼鐵製程技術。
*住商部門：高效率住宅與建築、下一代高效率照明、定置型燃料電池、超高效率熱泵、高效率資訊元件與系統、住宅能源管理系統╱建築能源管理系統╱區域能源管理系統。
*其他：高性能能源與電能儲存、電力電子技術、氫能生產輸儲技術。

台灣

*節約能源：冷凍空調技術、照明技術、區域能源系統技術、建築節能技術、能源技術服務產業。
*再生能源：風能、太陽光電、太陽熱能、生質能。
*新能源利用：燃料電池、氫能、電動車具。
*能源關聯技術：電力電子技術、電力監控技術、綜合技術評估。
*溫室氣體減量技術：CCS、氣化技術。

結語

在未來低碳能源結構情景當中，CCS為最重要的關鍵技術，其應用除了可取代高污染化石燃料的傳統火力電廠之外，更可應用在工業部門當中。電力部門的另外一項重要能源選項為核能，雖然2050年的全球占比增加不多，但是在新興國家當中，例如：中國、韓國和印度，核能發電廠卻有大幅增加的趨勢。

在建築和工業部門方面，能源效率的提升列為主要節能機制，尤其是冷凍空調與工業製程的變頻使用，以及最佳可用技術（Best Available Technology, BAT）的不斷創新。在未來，電動車的興起使用，除了可因應石油蘊藏與生產日益短缺的窘境之外，也因為電動車的能源效率比傳統的車輛內燃機要來得高，所以，亦具有節約能源的效益，當電力部門的發電來源主要來自潔淨能源時，整體而言，電動車的使用可以減少溫室氣體的排放，另外，電動車尚有抑低尖峰負載與儲能的功效。最後，再生能源的技術將不斷改善，使得其發電成本能夠與傳統能源相抗衡，同時，為了改進其先天的不穩定性與低能源密度等缺點，先進儲能系統的大量建置，將使再生能源逐漸成為全球的主要供電能源。（作者為國立台灣大學能源研究中心研究助理與博後研究）