2010/02/05
經濟部能源局
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▓撰文：呂錫民
依據經濟部能源局2008年能源統計手冊記載，我國目前供應端的能源結構，主要仍以化石能源為主，例如，煤及煤產品（32.42％）、原油及石油產品（49.46％）和天然氣（9.42％）等。而化石能源使用為溫室氣體的主要排放源，由於溫室氣體排放已被認定為全球氣候變遷的主因，相對的再生能源和低碳能源則被視為無污染的永續能源，惟後者在台灣能源供應端所占比例仍低，如慣常水力發電占0.29％、太陽光電和風力發電為0.04％、核能發電8.3％。另外，我國能源高度仰賴進口，且係來自政治不穩定的中東地區，這對台灣的能源供應安全是一大隱憂。據此，為了永續發展與能源安全，本文茲針對台灣應有的能源結構，提出5項可行性研析，供各界參採。
再生能源
台灣四面環海，適合發展海洋能，尤其是沿著東海岸有深達數千公尺的海溝，下面寒冷的海水，配合上面流過的溫暖黑潮，是世界上絕無僅有的最佳海洋溫差發電場所。而由菲律賓北上經過綠島、蘭嶼流過龜山島至琉球的黑潮，經年累月以寬達100公里及每秒1公尺的穩定流速，為台灣的海流發電帶來無窮潛力。
而在地理位置上，嘉義剛好有北迴歸線經過，使得台灣同時具有豐沛的太陽能，太陽能包括太陽熱能和太陽光電能，前者在國內發展已臻成熟，普及率高達5％，位居全球前茅，而後者更是台灣綠能產業的生力軍主力，每年產值有新台幣1千億元之多。
此外，台灣盛行東北季風，使得台灣海峽就像一個快速風道，加上西部沿海連綿一大片的淺灘，深具離岸式風力發電的潛能，尤其是澎湖地區，風力常年高達每秒7公尺以上，加上風力發電成本幾乎可與傳統發電方式相抗衡，使得離岸式風力發電成為目前新興能源技術的主流。
在各種再生能源當中，生質能所占的比例最大，除了人們日常生活的垃圾提供固態廢棄物生質能之外，在能源作物方面，不會產生糧食危機的生質能作物趁勢而起，例如油藻和纖維素，前者可生產生質柴油，後者可製造生質酒精，兩者都是可取代石油的先進生質燃料，且台灣西海岸長達400多公里並都是淺灘，適合培養油藻等生質料源；再者，國內目前廢耕農地廣大，加上林地眾多，具有種植纖維素相關能源作物的潛力。另外，台灣剛好位於歐亞板塊和菲律賓板塊交接處，也是環太平洋火山系列的一部分，由目前菲律賓、日本和印尼等鄰國的地熱發展盛況，可知台灣的地熱發展潛力不應小覷。
總言之，台灣具有發展再生能源的先天優厚潛力，相信只要適當開發，即可自給自足，不僅可同時解決能源供應安全和永續經營此兩大議題，其所帶來的商機更可獨步全球。惟台灣目前在再生能源的裝置容量（包括大型水力發電）為5.5GW，占比為11.93％，而年發電量僅為7.9TWh，占比為3.11％，如此低的供給比率效益，使人不得不正視發展再生能源的現有限制，因此該因素必須在國家的能源結構設計上慎重考慮。
低碳能源
本文所探討的低碳能源包括：核能、再生能源與淨煤，其中，核能技術最成熟，但是具有核廢料與核安的疑慮，再生能源具乾淨無污染、取之不盡用之不竭之特性，然而供應不穩定、能源密度低且成本高，煤炭蘊藏豐富建廠迅速價廉，可是，污染性高，有待淨煤技術的突破。上列3者各有其優缺點，因此，本文所探討的未來規劃策略之一是取其所長均衡發展，例如：解決核廢料問題，突破技術以降低再生能源發電成本，發展複合式氣化技術（IGCC）和碳捕捉與封存技術（CCS），讓此3項低碳能源項目成為國家的主要能源結構要素，預估至2050年時，全國發電總裝置容量達100GW的情況下，3者裝置容量將分居30GW，占比各約30％。
核能扮演要角
目前，核能發電是能源產業解決溫室氣體排放窘境的最直接手段，加上發電成本低廉、燃料能源密度高、燃料供應源穩定、發電量龐大穩定而可當作主要基載等優點，使得目前全世界積極興建核能電廠和開發核能技術，開發中國家如中國和南韓在未來10年內，將建造3、40座新的核能電廠，而已開發國家如日本，也將增加核能供電比例至40％以上，這些國家增加核能能源結構比例的著眼點，完全在於核能的能源安全、產業經濟及永續經營等重大議題上的效益遠遠超過其相對微小缺點，例如核廢料和核安，況且這些缺點都是人為因素。在全面顧及國家利益與人類福祉下，加重核能比重是不可逃避的趨勢。
目前台灣核能裝置容量為5.144 GW，占比為11.09％，而年發電量為40.9TWh，占比為17.3％，由如此高的供給比率效益，可見核能在一個國家的能源供應結構上所扮演的角色是如何的重要。目前的初步規劃是，除了核四於2011年投入的2.7GW發電容量之外，從2020年起，每年增加2.7GW裝置容量。目前4個核電廠址，可再擴充12個機組，以每機組是1.35GW，每年增設2個機組計算之。以目前國際訂單之建廠速度來看，若今（2010）年下訂單，至少要等10年以上才能開始發電，所以減碳效益要從2020年起才看得出，增加量到2025年就停止，總共可增加發電容量16.2GW。
燃煤發電與淨煤技術
例如，美國和中國，燃煤發電幾乎是全球主要國家能源結構首項，在台灣也不例外。依據2008年能源局的統計資料，燃煤發電的裝置容量為17.9GW，占比為38.5％，而年發電量為124TWh，占比為52.0％，由如此高的供給比率效益與發電量比率，可知燃煤發電在台灣能源結構裡的比重是如何的重大，燃煤如此受重用的原因在於煤炭是全球蘊藏最豐富的初級能源，依目前使用速率，可供人類再使用131年，但問題是，燃煤發電也是全球溫室氣體的最主要排放源，如果依照燃煤發電每度電產生0.9公斤二氧化碳的比率換算，台灣每年因燃煤發電產生的二氧化碳高達112Mt，幾乎為全國二氧化碳年排放量的二分之一。
在如此高的能源結構比例與溫室氣體排放比例下，淨煤技術與淨煤發電廠遂成為目前最熱門的能源議題。淨煤技術包括複合式氣化技術（IGCC）和碳捕捉與封存技術（CCS），其主要是在高溫和富氧狀態下將固體煤炭氣化燃燒，產生高濃度的二氧化碳，以易於捕捉，然後運送與儲存。IGCC電廠效率約達60％左右，其排放的二氧化碳可全數回收。估計在2018年技術成熟後，如果開始以每年約0.6GW建場速度，逐步汰換現有的燃煤電廠，至2050年可以完全取代之。
與中國聯盟為主之能源結構
考慮地理位置與人種語言，中國成為台灣尋求能源聯盟的考量對象對一。首先，由於清潔發展機制（CDM）所賜，使得中國擁有全球最大的再生能源發電裝置容量，不僅如此，其再生能源發電技術也是獨步全球，如前所述，台灣的再生能源潛力得天獨厚，如果兩者聯盟，將得以充分開發，例如：位於台灣海峽中的離岸式風力發電、金門馬祖或大陸沿海的波浪能與潮汐發電，以及相關太陽能光電綠能產業等。另外，礁棚地區的豐富原油，包括釣魚台和南海等地區水域，更是兩岸可通力合作探勘與開採的能源要項。
此外，中國的煤炭蘊藏量高居全球前幾名，也是最接近台灣的主要煤炭蘊藏國家，如果台灣直接向大陸進口煤炭，將可省下大筆的運費。而在甲烷水合物方面，根據初步調查，在高雄和恆春外海深水海域10,000平方公里的區域內，其總蘊藏量在5,000億立方公尺以上，若能全部開發生產，以國內天然氣年使用量100億立方公尺估算，此天然氣資源可供國內使用50年以上，可視為國家未來主要能源結構之一。另外，台灣與中國由於皆屬於高能源密度的開發中國家，不管是排放總量或人均排放量均居全球高位，兩岸若結盟共同尋求能源結構調整，將更可符合全球永續發展風潮與策略。（作者為台灣大學應用力學研究所研究員╱本文為作者意見不代表能源局立場）