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ETP2017:優於2℃情境!打破「一切如常」邁向「2060碳中和」

2017/09/30 |撰文:張素美、楊秉純(任職於工研院綠能所) 點閱人次: 1856

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2017年國際能源總署〈能源技術展望〉報告首次關注優於2℃情境
圖片來源/Energy Technology Perspectives 2017, IEA

酷暑考驗年年來臨,每次溫度來回幾度C的擺盪間,都影響著人們的日常生活。不過與此同時,IEA出版的2017年〈能源技術展望〉報告首度關注「優於2℃情境」,並進一步提出:B2DS有可能達到嗎?


21世紀以來,氣候暖化態勢不曾停歇。為遏止暖化趨勢所帶來的風險與衝擊,全球195個國家於2015年底簽署了《巴黎協定》,共同致力於將全球均溫升幅控制在2℃之內。然而根據國際能源總署(International Energy Agency, IEA)分析資料指出,儘管跡象顯示自2014年以來能源相關的碳排放一直維持穩定,但全球能源部門的碳排放量在過去10年中仍然上升了近25%。

為此,IEA在2017年的〈能源技術展望〉(Energy Technology Perspectives 2017, ETP2017)中,從全球及能源供需部門的角度,分析如何從現實情況(Reference Technology Scenario, RTS;參考情境),透過對可行技術的整合發展應用、部署及創新,加速能源部門的低碳轉型,以達到2℃情境( 2℃ Scenario, 2DS),甚至優於2℃情境( Beyond 2℃ Scenario, B2DS),到2060年達到碳中和(Carbon Neutrality)。


B2DS有可能達到嗎?

根據ETP2017指出,目前的能源和氣候承諾將無法實現緩解全球氣候變化的目標,但與過去「一切如常」(Business as Usual, BAU)的情況相比已經有了重大的轉變。

以往的〈能源技術展望〉報告中除了參考情境外,都是以達成2℃情境為主要目標。但不同於過往,今年的ETP2017首次研究了所謂優於2℃情境:到2100年,限制全球平均氣溫較工業化前水準升溫在1.75℃內;亦即探討當技術創新推到極限時,清潔能源技術將如何推動能源部門來實現更崇高的氣候目標。

IEA透過模型分析了在3種情境下,全球能源部門的CO2排放到2060年的展望結果:

1. 在RTS情境下:CO2排放將在2050年左右達到峰值,到2060年將較2014年高約16%。全球平均氣溫到2100年將上升2.7℃,並將繼續上升且不可能穩定下來。

2. 在2DS情境下:CO2排放在2020年之前達到頂峰,並在2060年左右降至2014年的四分之一左右。

3. 在B2DS情境下:CO2排放先快速達到峰值後、即迅速下降以達到2060年的淨零排放。

IEA指出,目前全球的努力和展望的結果之間仍有極大差距,要達到2DS已經極具挑戰,若要推進到B2DS,則必須透過全球性的、前所未有的加速低碳技術推動以及政策行動才可達到。


政策行動是達成的關鍵

2014年全球與能源相關的CO2排放約為322億噸,若將工業製程排放也納入,則能源部門的CO2排放量將增加到343億噸左右,其中主要有4個來源,包括:能源供給面的電力(40%)部門、以及能源需求面的工業(24%)、運輸(22%)及建築(8%)部門。ETP2017中指出,若要達到2DS及B2DS,必須透過這些部門的實質減量才可。

先從能源部門整體來看,若要從RTS達到2DS,ETP2017中建議採用的技術組合(圖1)包括能源效率和再生能源的占比為40%和35%,碳捕捉與封存(Carbon Capture and Storage, CCS)和創新過程累計貢獻14%,而燃料轉換貢獻與核能分別為5%與6%。而要從2DS朝B2DS轉變所採用的技術組合(圖2)以能源效率貢獻最大達34%,CCS為32%、燃料轉換18%、再生能源15%及核能1%。所有這些減量貢獻均是透過所有最終能源需求及供給的部門共同來達成。

在整體政策行動方面的建議,則包括快速導入相關措施以減少排放密集設施的增加,來填補和積極目標之間的差距,而長期技術需求的近期行動和政策目標的協調一致、以及增加能源技術創新的投資,將有助於能源部門的持續轉型。

圖1:RTS到2DS各減量技術之貢獻度
資料來源/Energy Technology Perspectives 2017, IEA
圖2:2DS到B2DS各減量技術之貢獻度
資料來源/Energy Technology Perspectives 2017, IEA

以下則為ETP2017針對個別的能源需求及供給部門提出的技術採用及政策行動方案建議。


低碳整合,協助能源需求部門快速與碳排脫鉤

從能源需求部門的角度來看,在工業部門方面,若要將工業生產擴大並與CO2排放脫鉤,需要大幅度改善材料和能源效率、部署最佳可行技術(Best Available Techniques, BAT)、轉向低碳燃料和原料使用,以及快速部署創新技術,包括CCS。

要達到2DS及B2DS路徑,也需要跨部門和地區的協同努力,建議的政策行動包括:實施能效設備及製程整合措施的績效標準及財務誘因,廢止化石燃料補貼及實施碳訂價制度;創新研究的發展示範及部署;實施材料效率策略、整合評估地方能源的資源及需求模式以鑑別適地性;蒐集特定技術能源績效統計資訊,以強化部門能源及碳排的評估;及早進行跨部門合作及低碳轉型政策行動,以支持創新低碳技術的快速擴展與布局。

在建築部門,若要從RTS達到B2DS,需快速部署的節能低碳技術包括:高效率照明、空調及器具、轉移化石燃料的使用、降低天然氣的需求並轉移至有效率、可再生能源、以及系統整合的解決方案等,將可大幅度降低到2060年的建築能源需求和排放量,同時也支持電力部門脫碳;此外需要實施策略性政策和市場激勵措施,以鼓勵建築部門廣泛採用可持續能源解決方案。

建築部門的政策行動建議包括:國家和地方當局應緊急建立和執行強制性建築能源法規、逐步提高新建和現有建築物的能源績效標準;擴大現有的能源耗用設備和建築技術的政策及規定如節能標章及最低能效標準(MEPS);透過採用適當的政策組合和市場激勵機制,提高節能低碳建築技術的使用。要進一步達到B2DS則需要迅速的政策行動,包括適當的價格信號,推動創新,並將市場快速轉向低碳、高效技術和最佳建築實務。

運輸部門最終能源需求大部分來自道路運輸車輛及乘用輕型車,CO2排放主要是由燃料燃燒引起,故在2DS及B2DS中,運輸部門最主要的低碳途徑是電氣化。

運輸部門去碳化需要改變運輸需求的性質和結構、大幅提高能源效率、以及運輸工具使用的能源結構的快速轉型及基礎設施的布建;特別是航空、重型道路運輸和航運等長途運輸的減碳,需要重大的政策支援和技術突破。

至於政策行動的建議包括:廢除所有運輸模式及燃料的化石燃料補貼,改課碳稅;制定能源使用和生命週期溫室氣體排放法規、促使電動車(EV)等及早採用低碳車輛技術;透過對運輸課稅的方式支持轉型到超低排放或零排放的運具,此外,實施如堵塞收費、低排放區、進出管制等監管措施,以及策略投資電動汽車(PEV)公共充電站等可支持國家層級的政策,以達成在都會區零排放車輛的快速布建。而提高公共交通工具的占比、優化公路運輸的政策和技術,可以降低車輛購置和相關的道路建設成本,大幅減少運輸部門減碳所需的投資。另外,雖然國際海運和航空在國家和地區管轄範圍之外,但其活動的全球性則提供了全球合作與管理的機會和必要性。


再生能源扮演電力部門實現2DS及B2DS之核心

另從能源供給面的電力部門來看,目前電力部門的CO2排放占整個能源部門全年排放總量的40%左右。因此,電力領域的快速和加強的減碳將是實現2DS及B2DS策略的核心。

在2DS中,全球電力部門於2060年達到淨零排放,要達到此情境需要加強技術組合的應用,其中再生能源部分占74%,包括2%的生物能源使用附加CCS技術(Bio-energy with Carbon Capture and Storage, BECCS));核能15%,7%來自於附帶CCS的化石燃料,其餘則來自沒有CCS的天然氣發電。

在B2DS中,全球電力部門到2050年達到淨零排放,並在2060年達到淨負值。可採用的技術組合為再生能源53%、核能12%、及附帶CCS的化石燃料為9%。此外,提早汰換燃煤電廠、加速布建可變再生能源(Variable Renewable Energy, VRE)以增加系統的彈性;電網的擴建、升級及電力儲存設備的布建等,都是達成B2DS的要件;而透過採用生質能發電廠及碳捕捉和封存(BECCS),電力部門可產生負排放來抵銷能源系統其他部分的排放,在2060年達到淨負值。

電力部門的低碳政策行動建議則包括:配合發展階段的低碳電力技術的創新、實施強有力的碳定價政策、以再生能源為主的低碳發電系統、開發附加CCS的天然氣發電技術以增加彈性降低成本、促進高碳捕獲率的CCS的研發以及商業化規模的BECCS發電示範等。

電力部門減量技術之貢獻度
資料來源/Energy Technology Perspectives 2017, IEA

生物能源搭配CCS技術,協助達成低碳轉型與碳中和

在2DS及B2DS中,生物能源和碳捕捉及封存技術扮演極重要的角色。生物能源在跨能源部門利用極為廣泛,包括發電、為建築物和工業提供熱能,及為運輸部門提高能源多元化和能源安全。在2DS和B2DS中都須仰賴生質能的貢獻,才能達成未來低碳能源轉型,而要擴大生質能的應用,則尚須許多仍處於早期成熟階段技術的開發示範及部署。

在ETP2017各種情境中,隨著低碳目標的提高,負排放--特別是電力部門和燃料轉換的負排放變得極為重要。在B2DS中,這些負排放將影響能源部門能否在2060年實現碳中和,而生物能源使用附加CCS技術(BECCS)能夠抵消能源系統其他方面的剩餘排放量,以促進2060年整體能源系統的碳排放中和。


20、30、50,台灣能源轉型不怠速

今年的ETP2017首次關注優於2℃情境(B2DS),而透過分析顯示,技術創新能夠有效降低溫室氣體排放,且若有強力的政策支持,將可實現《巴黎協定》提出的目標範圍之中值水準。無論能源部門轉型依循的路徑為何,均需各國政府加速採取政策行動,透過有系統地及協調的方式加速清潔能源的布建,才能實現其所帶來的多重經濟、安全以及其他效益。

目前我國正值能源轉型期,為建立一個低碳永續、高質穩定、效率經濟的能源體系,主要的政策方向包括:逐步廢核、積極開發綠色新能源、擴大使用天然氣,期能達到2025年電力結構為再生能源20%、燃煤30%、及天然氣50%的目標。同時,政府已完成《電業法》修法,以提供能源轉型所需的市場結構與法制基礎。

在低碳能源轉型過渡期間,短中期仍需對化石能源有較高的依賴,為降低其所帶來的汙染與碳排放,政府可參考國際經驗,在電力供給面可從技術上提升減汙減排設備;在能源需求面亦須更新到最新減汙減排技術,並輔以立法管制、經濟誘因、及鼓勵投資完備電網等,以提升清潔能源的占比。

上述均需透過政府部門跨部會及跨領域集思廣益,整合規劃,從能源需求面與供給面、系統面及綠能發展各方面提出政策行動方案,並連結地方層級共同努力,才能在兼顧能源安全、環境保護及經濟發展下,達成低碳能源轉型。

參考文獻:IEA, Energy Technology Perspectives 2017, IEA 2017/06/06.


關鍵字:ETP2017,能源技術展望,能源轉型,B2DS

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