欧洲主要能源供给来源是化石燃料核能亦用来发电

1 1 能源能源 摘摘 要要 歐洲主要能源供給來源是化石燃料 核能亦用來發電 歐洲主要能源供給來源是化石燃料 核能亦用來發電 化石燃料的使用導致超過涵容量的排放 造成酸化和溫室效應 另外 雖然這化石燃料的使用導致超過涵容量的排放 造成酸化和溫室效應 另外 雖然這 些資源的有限性以及核能相關的風險已知之甚久 仍無重大的改變 若我們想維持些資源的有限性以及核能相關的風險已知之甚久 仍無重大的改變 若我們想維持 目前的生活水準 我們現在就必須開始改變能源系統 因此我們主要的目標是發展目前的生活水準 我們現在就必須開始改變能源系統 因此我們主要的目標是發展 具有效益且風險最低的能源系統 使我們可在我們的環境空間內生存 具有效益且風險最低的能源系統 使我們可在我們的環境空間內生存 本章討論的是目前最重要的問題 溫室效應 以及相應的環境空間的量化 其本章討論的是目前最重要的問題 溫室效應 以及相應的環境空間的量化 其 結果與國際氣候變遷小組結果與國際氣候變遷小組 IPCC IPCC 的建議相吻合 的建議相吻合 假設假設 能源使用的環境空間以下列各項前題為計算基礎 環境空間以國際氣候變遷小組所定的二氧化碳減量目標為限 因此 石化 燃料的消費量必須減少 石化燃料的消費量減少不僅必須降低溫室氣體 並且也須靠降低其他污染氣體 如 SO2 NOX 的排放和保護資源 環境空間平均分配 不應將過去的氣體排放記錄列入考慮 7 這是考慮到 公 正的問題 因為工業化最久的國家最需要重構 此過程須投入大量的能源 和物資 核能因為所冒的風險太大 所以必須盡快地淘汰 2010 年似乎是較為實 際 的期限 像考慮現有核電廠的除役 這須要馬上進行 長期來講能源的供給系統應該主要或全部用可再生者 歐洲二氧化碳的排放量應在國際永續能源方法計劃 由各國政府所支持 像是德國聯邦政府 所設定的範圍內 也就是說到 2005 年減量達到 25 到 30 2020 年 50 以及 2050 年 80 這些減量的數據亦在國際氣候變遷小組 的建議範圍內 把核能的淘汰列入考慮的話 可以下列方法來達到二氧化碳減 量和減少石化燃料使用的目標 提高能源生產和使用的效率 提高可再生能源使用的比率 轉用低二氧化碳排放的燃料 管制高耗能服務的成長 或降低其需求 結果結果 全球二氧化碳的排放量約為每人每年 4 噸 維持在環境空間內的限制值 也就是國際氣候變遷小組所設定的目標值 每人每年 2 噸 二氧化碳 若將 全球人口的成長列入考慮 到了 2050 年我們應減少我們的排放量到每人每年 1 7 噸二氧化碳 現在 歐洲平均二氧化碳排放量為每人每年 7 3 噸 不包括新興工業國 由於不太可能在 2050 年達到每人每年 1 7 噸的目標 須要制定近期的目標 這已如前述由國際永續能源方法計劃所完成 目前歐洲針對縮減二氧化碳排放量的方案並不多 國際氣候變遷小組建議 及假定在 2010 年淘汰核能 迄今為止能達到這個希望的最好方案是由斯德哥 爾摩環境研究所 Stockholm Environmental Institute 替綠色和平 Greenpeace 1993 年 所發展出來的免用化石燃料的能源方案 Fossil Free Energy Scenario 在這個方案中 核能將於 2010 年被淘汰 而可再生能源 的比率將會提高 此研究所設定的 2010 年二氧化碳排放目標為每人每年 5 4 噸 其他研究預期能源效益的改善更高 所以能源的使用更低 導致可再生能 源的需求更低 例如 由國際永續能源方法計劃的研究評估歐洲五個國家的能 源節約量的潛力約為 40 Krause 1993 基於可再生能源供應可能的最佳使 用的假設 至少我們得到歐洲的樂觀數據 到 2010 年准許能源的使用每人每 年 98 兆焦耳 GJ 其中 78 兆焦耳為石化燃料產品 表表 2 22 2 永續歐洲能源假設 永續歐洲能源假設 能源假設能源假設 不含新興工業國的歐洲不含新興工業國的歐洲 19901990201020102030203020502050 二氧化碳排放 噸 人 年 7 35 42 31 7 二氧化碳排放 須縮減的比率二氧化碳排放 須縮減的比率 0 0262668687777 初用能源 百萬兆焦耳 年 71 256 542 35 初用能源 十億焦耳 年 人 1239873 60 初用能源減少的比率初用能源減少的比率 0 020204141 50 50 可再生能源使用 十億焦耳 年 人 7203635 化石燃料使用 十億焦耳 年 人 100783725 計算計算 燃燒化石燃料以及其他人類活動都會造成二氧化碳的排放 以及增加溫室 氣體的增加 甲烷 CH4 一氧化氮 N20 及氟氯碳化物 過去幾十年來這些氣 體大氣的濃度穩定地增加 只有在經濟不景氣時這些氣體的濃度增加的速度才 會較緩 國際氣候變遷小組在其 世事如常 的方案裡預測 按照現在的趨勢 和現有的知識 到了 2050 年全球氣溫將升高 1 而在下一世紀末將升高 3 IPCC 1990 這將對地區的氣候造成嚴重的變化 國際氣候變遷小組的研究 自 1990 年以來就未更改此項預測 IPCC 1992 1994 下表顯示各種氣體的分析對全球氣候變遷的相關影響 這些數據是從它們在大 氣中的濃度 c 它們在大氣和生物圈中的停留時間 t 它們在 1980 年代所 觀察到的濃度的增加 G c 以及它們特殊的溫室潛力 GHP 來計算的 表表 2 32 3 各種溫室氣體的角色各種溫室氣體的角色 溫室氣體溫室氣體單位單位 CoCo2 2CHCH4 4 8 8 N N2 2O O O O3 3 CFC CFC 1111 9 9 CFC 12CFC 12 10 10 c cppm3461 650 310 020 00020 00032 t t 年 100101500 165110 G c G c 年 0 41 00 2 0 30 555 GHPGHP1321502 00014 00017 000 比例比例 501948510 來源 German Bundestag 1989 此時 甲烷的濃度因光化學的分解作用不再繼續增加 這種分解是由於平 流層臭氧濃度降低 也就是說臭氧層破洞 而造成紫外線 B 的輻射增加 雖然 這是另外一個環境災難所造成的 或許可以瀰補今天和 2010 年間的差距 由 於目前依照蒙特婁公約 Montreal protocol 而採取的行動到了 2010 年大氣中 的氟氯碳化物應會開始減少 面對目前的環境狀況 已經提出一些以二氧化碳為主要指標的建議 最安 全的作法就是把二氧化碳的排放降低到沒有溫室效應的前工業化時的水準 可 是在最近的將來這個看起來是無法做到 今天我們無法制止氣候變遷 只能減 緩其變化的進程 某些研究提出一些限制氣候變遷的可行方法 國際永續能源途徑計畫 的 研究以氣溫比現在的水準上升 2 來限制全球暖化 這有賴於未來 40 60 年 間大氣中二氧化碳濃度的穩定 而要達到這個成效則二氧化碳的排放必須減少 同期的 50 80 Krause 1993 國際永續能源途徑計畫強調溫度上升的上 限必須限制在每十年 0 1oC 才能限制溫室效應 設定這個門檻是因為研究指出 這是生態系統的適應極限 生物本有其生存的最適溫度與濕度 若不在此限內 生物不僅被迫去適應 同時亦可能遷移 這個估計的前題是將生態系統設定於 未經農業或基礎結構障礙干擾 此時 不僅遷移被限定在此封閉的網路系統中 參閱土地使用一章 再者 酸化 臭氧排放 紫外線 B 幅射增強 土壤退化 及氣候變遷等壓力造成的生物多樣性的大輻度減少 Spangenberg and Zimmermann 1991 也會影響生物遷移的速度 要限制溫度每十年上升 0 1 的話 則全球每年二氧化碳排放量必須減少 1 2 正如前面提到過的 工業化國家和發展中國家的二氧化碳排放量並不 相等 所以二氧化碳排放的減量並不能以國家為單位來平均分配 國際永續能 源途徑計畫及德國聯邦政府的 Enqute Commission 所提出的 保護地球大氣 建議相較於 1987 年的水準 二氧化碳排放的減量到 2005 年為 20 30 2020 年為 50 以及 2050 年為 80 而當發展中國家正處於二氧化碳大量 增加的過度期 工業化國家應做到更高的減量 其他研究則建議工業化國家的 減量目標為 2010 年 60 以及 2030 年 85 Milieu defensie 1992 在免用化石能源方案中 斯德哥爾摩環境研究所提出達到全球減量目標之 可行的方案 Greenpeace 1993 長期目標是在 2010 年前淘汰核能以及在 2100 年不再使用化石燃料 二氧化碳的排放在 2020 年將減少大約 50 並 於 2100 年達到零排放量 下表顯示依據此方案在 1988 年 2100 年期間歐 洲主要能源的消耗 表表 2 42 4 歐洲 歐洲免用化石能源方案免用化石能源方案 Greenpeace 1993 所提出的所提出的主要主要 能能 源的消耗源的消耗 每年百萬兆焦耳每年百萬兆焦耳 1998199820002000201020102030203021002100 石油石油 25 419 614 38 20 煤煤 21 113 19 02 70 天然氣天然氣 12 223 021 710 30 水力水力 地熱地熱 5 87 06 75 85 3 生質能生質能 1 13 96 111 49 1 太陽能太陽能 風力風力 02 84 815 045 6 核能核能 8 34 4000 總量總量 72 873 862 653 460 0 二氧化碳排放二氧化碳排放 100 90 74 32 0 再生能源轉換為初用能源的當量 上表中我們可以看到免用化石能源方案將所有可能之選項均列為須減少 能源的消耗 在短期內增加天然氣的使用除了可減少二氧化碳的排放外 並能 提高能源效益及節約能源 及增加再生能源供應的比例 在 2010 年時 28 的初用能源都以可再生為基礎 到了 2030 年達到 60 直到 2100 年整個能 源系統將以再生能源為主 特別是太陽能與風力 總之所有可用的再生能源都 應拿來用 在用盡所有可直接生產電力的方法 以及以太陽能和生質能生產熱 能的系統後 這也表示我們可以將燃料的使用 從生質能和氫氣 由太陽電力 產生 整合到能源的系統當中 再生能源的使用受到物質流通 尤其是光電系統 及土地競爭 特別是生質 能 參閱土地使用一章 等問題的限制 特別因為在免用化石能源方案中再生 能源的使用造成對土地需求的增加 所以在規劃再生能源系統時後項議題必須 納入考量 太陽能及風力發電的土地使用量較生質能發電少 在 2100 年 雖 然使用太陽能系統 光電電池和陽光收集器可與屋頂材料共用 和風力發電需 要佔用 0 4 0 8 的土地面積 但是生質能的使用所需的土地依其產能 的大小佔土地總面積的 4 8 這些面積的大部份可由使用煤 石油和 天然氣所需土地的減少來彌補 但是我們還是必須考慮這個對土地相當大量的 需求會和糧食的生產造成競爭 參閱土地的使用一章 另一方面 像風力 水 力 太陽能發電這類土地密集度低的科技 則傾向於較高的物質密集度 所以 個案的評估 增加設備的壽命及易於修理 以及風力發電機 太陽熱能系統等 的減少用料是必要的 表表 2 52 5 比較 比較免用化石能源方案免用化石能源方案和永續歐洲的主要差異和永續歐洲的主要差異 能源來源能源來源建議比例建議比例 建議方案建議方案差異處差異處 石油石油 23 提高效益 煤煤 14 改用天然氣某些國家有社會考量 天然氣天然氣 35 提高效益 增加使用 有效投資 財源和實物 水力水力 地熱地熱 11 增加使用大量的資材流通和土地使用 有必要縮小規模 封閉式的循 環等 地景的保護 生質能生質能 10 廢棄物焚化 生質能 農業和 林業 能源植物 廢棄物 減量及回收 農作 造林 在永續性的管理 下會受限制 能源植物 土地生產食物 原料作為工業用途等 太陽能太陽能 風力風力 8 擴充 建立該項 產業 因土地的使用潛能與物質流 通有所限制 太陽能 地熱發 電廠的潛在貢獻似乎被低估 了 核能核能 0 淘汰同意 斯德歌爾摩環境研究所的免用化石能源方案 參閱 能源目標 表中的 主要成效 是最可行的方案之一 除了符合國際氣候變遷小組之減量要求外 同時也符合經濟效益 但從另一方面來看 此方案並非永續性的方案 因為使 用我們有限的環境空間以產生非能源產品並未列入考慮 仍有許多其他可以達到減量目標的可能方案 各國必須綜合各種方法以 有效地降低能源的使用 由於這些問題 我們認為有關再生能源的假設高估了 尤其免用化石能 源方案對未來生質能的使用過於樂觀 所以 正如我們最初的估計 生質能的 應用對二氧化碳減量的貢獻必須提高其效能才可能達到 這個假設不僅須包含 在能源生產中生質能的產量和我們期望的有一大段的差距 更須使用一些生質 能來當做其他能源運用的緩衝 這意謂著我們對二氧化碳排放和化石燃料的目 標仍不改變 參閱表 2 9 表表 2 62 6 永續歐洲永續歐洲 SusE SusE 及歐洲的及歐洲的免用化石能源方案免用化石能源方案 FFES 包括包括 歐洲共同市場 歐洲自由貿易聯盟歐洲共同市場 歐洲自由貿易聯盟 中歐與東歐中歐與東歐 國家國家 提出提出 的能源目標的能源目標 永續歐洲永續歐洲 20502050 年的目標反應其環境空間年的目標反應其環境空間 19901990201020102030203020502050 SusESusE 21002100 FFESFFES 二氧化碳排放量二氧化碳排放量 噸噸 人人 年年 7 35 42 31 70 所需減量比率所需減量比率 0266877100 FFESFFES 初級能源使用量初級能源使用量 百萬兆焦耳百萬兆焦耳 年年 71 262 653 4 60 SusESusE 初級能源使用量初級能源使用量 百萬兆焦耳百萬兆焦耳 年年 71 256 542 35 FFESFFES 初級能源使用量初級能源使用量 十億焦耳十億焦耳 人人 年 年 12310990 100 FFESFFES 須減量比率 須減量比率 01227 16 SusESusE 初級能源使用量初級能源使用量 十億焦耳十億焦耳 人人 年 年 1239873 60 SusESusE 須減量比率 須減量比率 02041 50 FFESFFES 再生能源使用量再生能源使用量 十億焦耳十億焦耳 人人 年年 73153 100 SusESusE 再生能源使用量再生能源使用量 十億焦耳十億焦耳 人人 年年 7203635 化石燃料使用量化石燃料使用量 十億焦耳十億焦耳 人人 年年 1007837250 以二氧化碳排放減量 77 石化燃料使用量減少 75 如此對能源部門 的重整不像斯德哥爾摩環境研究所的方案那麼嚴苛而可行 步驟步驟 以現有的資料 我們可以開始計算國家的能源目標 根據以上的資料我們可以 填入 2010 年的建議表 計算格式計算格式 資源資源現在的現在的 用量用量 現在每現在每 人的用人的用 量量 每人的每人的 環境空環境空 間間 所須的所須的 變化變化 20102010 年年 每人的每人的 目標目標 20102010 年年 的變化的變化 二氧化碳排放二氧化碳排放 量量 1 7t a5 4t a cap 初級能源使用初級能源使用 量量 1111 化石燃料化石燃料 1212 核能核能 0 100 0 100 13 再生能源再生能源 1414 同樣的附註均適用於以下所有的表格 譯註 t a 噸 年 t a cap 噸 年 人 對所有的團體來講這些是一般的標準資料 以貴國的排放資料及你們可 能取得的再生能源的假設 如此就可以完成此表格 目前使用的資料可由貴國 的能源統計取得 或從 歐洲統計 EUROSTAT 或從巴黎的國際能源署 International Energy Agency 獲得 我國的資料在 一般歐洲國家 AVERAGIA 以斜體字刊出 資資 源源目前的目前的 用量用量 目前每目前每 人的用人的用 量量 每人的每人的 環境空環境空 間間 所須的所須的 變化變化 20102010 年年 每人的每人的 目標目標 20102010 年年 的變化的變化 二氧化碳排放二氧化碳排放 量量 7 3 t a 1 7 t a 77 5 4 t a cap 26 初級能源使用初級能源使用 量量 71 2 EJ a 123 GJ a 石化燃料石化燃料 58 0 EJ a 100 GJ a 核能核能 9 0 EJ a 16 GJ a 0 100 0 9 EJ a 再生能源再生能源 4 2 EJ a 7 GJ a 譯註 t a 噸 年 t a cap 噸 年 人 EJ a 百萬兆焦耳 年 GJ a 十億焦耳 年 如果沒有每人消費量的資料 其計算可用目前的使用量除以在 人口資料 一 章中的人口數 由於 2010 年二氧化碳排放量的目標已設定好 可由此來算出二氧化碳排 放量應有的變化 一般歐洲國家 的二氧化碳排放量是 7 3 5 4 1 9 噸 人 年 亦即必須減少 26 資資 源源目前的目前的 用量用量 目前每目前每 人的用人的用 量量 每人的每人的 環境空環境空 間間 所需的所需的 變化變化 20102010 年年 每人的每人的 目標目標 20102010 的的 變化變化 二氧化碳排放二氧化碳排放 量量 7 3 t a 1 7 t a 77 5 4 t a cap 26 初級能源使用初級能源使用 量量 71 2 EJ a 123 GJ a 56 5 EJ a 化石燃料化石燃料 58 0 EJ a 100 GJ a 45 EJ a 核能核能 9 0 16 0 100 0 9 EJ aGJ aEJ a15 再生能源再生能源 4 2 EJ a 7 GJ a 11 5 EJ a 7 3 EJ a 譯註 t a 噸 年 t a cap 噸 年 人 EJ a 百萬兆焦耳 年 GJ a 十億焦耳 年 現在我們需要估計再生能源的最大供應量 一般歐洲國家 是 11 5 百萬兆 焦耳 年 自化石燃料的燃燒減少二氧化碳的排放可藉由提高其能源效益來達成 也就是 說誘導減少其使用 第二種作法則是改變石化燃料的相對配比 如此二氧化碳的排放會有極 大的差異 但是 由於能源轉移投資的財務考量 除了與效益改良有同等或更 好的功效外不建議採用 一般歐洲國家 中 2010 年我們計畫使用石油產生 14 3 百萬兆焦耳 減 40 煤產生 9 0 百萬兆焦耳 減 55 以及天然氣產生 21 7 百萬 兆焦耳 增加 75 總合起來提供 26 的所需二氧化碳排放的減量 如此 總的初級能源使用量為 56 5 百萬兆焦耳 年 也就是說比 1990 年減少 21 資