2005/05/05
經濟部能源局
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▓撰文：翁鳳英 ▓圖片提供：RWE能源公司
讀友可能曾經旅行到柯隆（Cologne），這個德國西部有名的大城市，也參觀過那令人忍不住讚嘆、氣勢宏偉的大教堂。這座古老的城市，經過數個世紀的洗禮，仍閃爍著古羅馬時代遺留下來的歷史光芒；而融合著古老文化與現代科技文明的柯隆，更是德國著名煤礦區的所在。
提到煤礦區，讀友想到的可是永遠冒著黑煙的煙囪、滿臉黑鴉鴉的採礦工人？在柯隆西北方，往阿恆（Aachen）的方向，約15公里的地方，可以看到全世界最大的露天煤礦坑，和環繞在礦坑旁邊日以繼夜不停運作的發電廠；不同的是，這裡完全沒有讀友所想像的礦坑景象。
德國火力發電零意外
德國是個古老的火力發電國家，採煤歷史至少有150年之久。雖然在最近15年來，德國為了達到京都議定書中，對溫室氣體排放的標準，也承諾將陸續除役國內19座的核能發電廠，而積極推動再生能源；但在秉持分散能源來源、降低因過度依賴某單一能源的風險，以及充分利用國內現有資源的原則下，德國始終未放棄火力發電。
德國的火力發電主要集中在萊茵河與艾福特河（Rhein-Erft）流域重疊地區，南部萊比錫 （Leipzig）以南，靠慕尼黑（Munich）也有煤礦區，但規模較小。目前德國的火力發電每年產出1,900億瓩的電量，佔全國能源的27％。
佔全國能源超過四分之一的火力發電，對德國而言是重要的能量來源。完全揚棄過去煤礦區予人危險、環境污染的印象，德國的火力發電已發展到零意外，所釋放的氣體符合國家標準，以及維護地表生態平衡的境界。雖然台灣的採煤事業早已消失多時，昔日的金瓜石、瑞芳、九份地區的採煤景象早已不復存在，現在的九份老街甚至變成大家假日享受懷古氣氛的熱門去處，但在思考全球能源議題，學習先進能源技術與環境永續發展的觀念上，是不是德國的火力發電也能提供我國一些省思？
德國煤礦資源豐富
擁有很長開發煤礦歷史的德國，至今仍是全球富含煤礦的優勢國家之一。根據估算，萊茵河和艾福特河流域靠荷蘭、比利時邊境的煤礦蘊藏量約為40億噸，如以每年開採1億噸的速度來看，應可開採至本世紀中期。
德國開採煤礦的理由有三：符合經濟效益性、環境兼容性、以及供應量穩定。一般認為德國的火力發電，具有安全性高、低成本、國產不需仰賴進口等特色，另外火力發電也具有不似再生能源需要政府補助的優點。
RWE能源公司和煤礦區
負責經營全德國24個煤礦區的RWE能源公司，早在1898年即以市立能源公司的名義投入礦區的開發，專門開採萊茵河流域的煤礦，從事火力發電。RWE是目前德國第一大能源公司，全國能源市場佔有率約為30％，同時也是全歐洲第三大能源公司，佔全歐洲能源市場的9％。
RWE公司的總部設在艾森（Essen）和柯隆兩地，旗下的燃煤發電廠所生產的電力，足夠供給4千5百萬個家計單位使用。全球僱用2萬名員工的RWE公司，累積百年來採礦的經驗，已向全球40個國家輸出相關的能源開採技術，例如礦區開發、生態復原、電力產生和煤礦升級等專業知識。匈牙利的Matra能源公司，是該國第一大能源公司，經營兩個煤礦區，就是RWE公司重要的合作夥伴。
RWE公司位在Garzweiler、Hambach、Inden的露天煤礦坑，架設有巨型的煤礦挖掘機，這些高100 公尺、長240公尺，重量為1萬3千噸的大怪手，日以繼夜地挖掘煤炭，它們是全世界最大的活動式機械，也是RWE公司開採煤礦的重要象徵。
開採出來的煤炭有一成用來製造固態燃料，例如炭磚、粉狀褐煤、焦煤或流體褐煤，供工業或家庭使用。另外九成的煤炭則運輸至附近的發電廠進行火力發電。四座火力發電廠分別位於Weisweiler、Niederaussem、Neurath、Frimmersdorf等處，每年燃燒9千萬噸的煤，共產出約700億瓩的電力，提供整個德國15％的能源需求量。
Niederaussem電廠運作原理
在上述四座電廠中，位於柯隆西北方的Niederaussem火力發電廠特別值得一提。原因在於該電廠是RWE公司輸出電能最大的火力發電廠，相較於傳統電廠的發電效率大約為31～35.5％之間，該電廠的發電效率高達43.2％，是目前全球最大、最現代化與最具效率的火力發電廠。該電廠於1963年開始運作，發電量為150MW；1974年電廠擴充後，提高為2,700MW。1980年代中期至1990年代早期，則致力於降低排放氣體量。除了備有煙道氣體除硫設備外，另還有燃料轉化爐可減少二氧化氮的產生，符合德國國家排放氣體標準。
為了利用在煙道氣體除硫設備裡所產生的石膏，以使用在建築業上，1990年更在電廠旁邊建了石膏處理廠，直接將石膏製造成可使用在建築業的產品。為了增加電廠發電的效率，1994 年起，電廠的部分設施即以著手更新。拿等量的煤炭來說，更新過的電廠設備可以多增加150MW的電能；整個電廠在2003年完成更新。
Niederaussem火力電廠的蒸汽發電機每小時燃燒874噸的褐煤，水份被釋出的熱量蒸發為水汽，每小時產出2,663噸的蒸汽。受到強大壓力的水蒸汽帶動渦輪機葉片，進而帶動機軸，而使發電機因旋轉產生電能，其發電量為2,603MW，所產生的電能經由輸配電線路供給消費端。電廠亦利用冷凝器將經過渦輪機葉片的水蒸汽凝結成水，而形成水和水蒸汽循環不息；而蒸汽發電機因燃煤所產生的煙道氣體，則透過數個程序處理，以符合排放氣體的規定。
特別的是，該電廠所產生的熱蒸汽壓力與溫度界於265╱60 bar和580╱600℃，大幅改善舊火力發電廠的壓力大與溫度過高等缺點。另外還有熱交換器也復原部分殘留在煙道氣體中的熱能，這些熱能可用來預先加熱燃燒用空氣，以及在水和水蒸汽循環中產生的水，如此一來可善用輸出的能源，並提升效率。
所有的處理過程皆經過周延的設計並緊密結合，不浪費能源，符合經濟效益原則，包括高聳的冷卻塔也深具經濟效益，符合環保與擴大效能等原則。與舊型火力發電廠相較，RWE公司新型電廠每年有效降低幾百萬噸的二氧化碳產生，並減少三成以上諸如二氧化硫、二氧化氮等氣體的排放。
除此之外，Niederaussem電廠以降低噪音、灰塵和臭味為設計原則，因此所有電廠設施均在室內，以防止噪音產生。煤炭透過特殊的廠外運煤系統運送至電廠，另也備有燃料庫、壓碎機、鐵分離器、和長程運送帶等。包括電廠在內的所有基礎設施和排放物均考量長程規劃並符合法令規定。目前該電廠每年的發電量為270億瓩，所產生的電能足供2千萬個家計單位使用。
生態平衡和永續經營
開車從Grevenbroich往荷蘭和比利時的路上，讀友一定不會相信這裡過去曾是煤礦區。看去一片綠油油、種著馬鈴薯和甜菜的農地，中間穿雜著蘋果園，另外更有濕地保護區，以及可提供民眾休閒、騎腳踏車的公園。但在露天煤礦的開採上，無可避免會遇到包括整個村落或整段高速公路的大型遷移，地表的破壞在所難免。過去共產時代的東歐和蘇俄，常可見到開採過的煤礦區被完全遺棄，整個地表光禿禿，無法再進行別的利用，非常可惜。
德國為了保持生態平衡，符合永續經營原則，也為了許大地一個綠油油的未來，開採前的遷村協談，合理且具人性化的遷村計畫，新村落的建立，與開採後整個地表的恢復跟開採煤礦同等重要。以RWE公司在Niederaussem的煤礦區為例，該區煤礦上覆蓋著層層的砂石、砂礫和泥土，必須用大型的挖土機開挖。每年這些大型挖土機挖出100萬噸煤炭，並負責將挖出的泥土用來填補挖過的煤礦坑，以準備做為地表生態恢復，並可用來從事農業生產，建立生態保護區和休閒公園使用，是永續經營的最佳典範。
反觀地狹而人口稠密的台灣，雖然天然資源缺乏，無法享有和德國一樣的火力開發優勢，但身為海島型國家，取之不盡用之不竭的風力能源是近年來政府極力鼓吹發展的綠色能源，也是國家永續經營的一環。相信只要秉持環境永續發展的觀念，學習先進的能源技術，提高人民節約能源的意識，並配以正確的能源政策，一定能早日實現無核家園的夢想。（作者為新聞工作者）