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議題資料
Energy Technology Perspectives 2017 Catalysing Energy Technology Transformations
2017年能源科技願景:催化能源技術轉型
出版年 2017/06
出版機構 IEA
ISBN 9789264275973
連結網址 http://www.oecd-ilibrary.org/docserver/download/6117051e.pdf?expires=1515400856&id=id&accname=ocid49012789&checksum=C7051E78F3FFFEB32BF4A29DB30C4D93
摘要 能源政策最重要的是要引導能源轉型,以確保人類能有安全、可靠、穩定供應、有效率、付得起、能儲存、能輸送、有彈性、對環境氣候友善、能永續發展的能源。國際能源系統正在快速變化,即將取代傳統的能源市場。從市場機制和環境目標來看,能源轉型有最好的發展機會;除了能源技術,還包括長期的整合的、智慧型的基礎建設。然而科技創新的整合和投資,以及能源污染的控制,最重要的是能源政策必須加速跟進,才能有效推動能源科技的發展和能源轉型。

在能源供應方面,太陽能板、向岸風能、離岸風能、水力能源、生物能源、電池能源的儲存、二氧化碳的收取和儲存、分散式發電 (distributed generation)系統、及再生能源都在急速開發中。能源開發科技充滿機會,新的企業模式也蓬勃發展。

以能源需求而言,創新的交通運輸科技、電動車的發展、家庭電器越來越多,家庭用電增加。終端用電戶(end-use) 的大量增加,用電需求跟著大量增加,終端戶用電量將持續增加。電能將略高於石油能源,特別是路面交通運輸上電能將是主要的能源,2030年電動車量將達到目前的28倍。 除了交通電氣化,數位化科技和網路的連結,促進共乘和大眾交通工具的便利,路面將減少個人車輛的行駛。終端部門的工業到了2060年預計增加三分之二,但是目前在需要大量能源的大市場,電力輸送能力已經遇到瓶頸。而各種分散式發電系統,雖然能夠減少能源長距離傳輸中的能源耗損,但是有來源不穩、儲電不易、製造過程的分散汙染不易處理等問題。因此急需發展製造業的能源效率最大化,鋼鐵、化學材料、和石灰等工業材料也應達到最高使用率。在使用能源上,冷氣和暖氣的使用仍偏高。今天在建築物和工商業冷暖氣的使用佔了40% 能源的消耗,比交通運輸的27%還高,而且這40%的需求中,石油佔了65%。冷暖氣若能轉換到乾淨的能源,2060年將能使石油用量減半。

數位化在能源轉型上扮演很重要的角色,近年來數位化科技因為大量資料管理、分析、和儲存的成本的大幅降低,加上無所不在的網路連結和資料的立即取得,而神速發展,已經滲入現代人每天的生活中。例如雙向智慧電表、智慧家庭電器、智慧冷暖氣,比傳統家電更能反應能源需求,也讓消費者在能源使用和負荷管理上扮演更積極的腳色,更有效率使用能源。數位化科技也改變交通運輸、建築物、工業的能源需求和使用,將促使能源系統進入新的紀元。

能源科技因應能源的供應和需求而持續進展,但是自然環境的維護是能源轉型最重要的目標。與能源相關的污染每年造成650萬人過早死亡,工業界也開始使用低碳科技,然而目前二氧化碳的排放量仍是一個嚴重的環境問題,過去10年增加25%,2014開始緩和下來。今天全球生物界都面臨了地球暖化的難題,全球永續發展目標下所制定的巴黎協定 (Pairs Agreement),企望所有國家能共同遏阻全球暖化趨勢巴,黎協定的目標是維持地球氣溫不高於工業革命前攝氏兩度 (2oC Scenario, 2DS) 。要達到這個目標,2060的二氧化碳必須降至零淨值 (zero-net) 。但是參考技術情景 (The Reference Technology Scenario, RTS) 發現至目前地球氣溫趨勢,並沒有達到巴黎協定所訂的目標。據推估能源部門二氧化碳的排放將於2050年達到最高峰,若未改變,到了2100年,全球平均溫度將上升2.7oC,而且將持續上升。在氣溫升高不超過攝氏兩度的情景之下,2060年須達到淨零值的二氧化碳排出,需要使用74%的再生能源、15%的核能、7%的石油、和二氧化碳的回收和儲存。因此更積極的減碳科技和政策非常急迫。

控制二氧化碳的排出量已經不只是零淨值,而是還要在能源製造和燃料轉型過程,將大氣中的二氧化碳收取,稱為負排量 (negative emission) 。負排量是能源部門能夠達到二氧化碳排放中立 (zero-neutral)的重要方法。但是這科技目前面臨很大的挑戰,要回收能源系統中其他部門產生的二氧化碳,還需要基礎科學和應用科學在技術上的突破。在研發過程的每一個階段都需要能源政策的支持,也需要私人企業和政府企業的投資。在研發階段尚無法應用或只能少的部分應用時,投資尚無法獲利,但是若能大量應用,利潤會漸漸增加到研發不再需要政府或私人經費補助。因此從研發期到實際使用, 到符合經濟價值的過程,會有挑戰,也會有機會使能源科技在不同的成熟階段能夠發展和應用。

能源的開發和二氧化碳的排放控制,不只是純科技的研發,能源轉型也包含了社會價值。因此,在一個國家內不同層級政府的能源政策制定者,需要協調合作,鼓勵私人企業參與,才能將資源集中開放研發創新。各級政府應以長期目標為基準去研訂能源政策,有效率的投資去達到能源科技的整合,才能獲得較大的投資效益。能源政策包括稅制、國際貿易、城市鄉村和社區發展、和能源基礎建設。二氧化碳和能源污染的限制,更需要能源政策的法規支持,才能確保有乾淨的能源,才能真正達到能源轉型。

交通和網路的無遠弗屆,已使得能源科技和能源轉型國際化,國際間的協調整合已經是趨勢了。國家間能源材料科技發展的合作,將加速能源轉型。就如巴黎協定這個目標,需要全球每一個國家的每一個部門都啟動起來實施減碳政策,也就是需要全球的各國政府和工商業界參與制定能源政策,這將是未有前例的能源政策,無比重要。

對政策制定者的主要建議: 發展多樣能源政策對於政府是嚴厲的挑戰,政府應該有遠見制訂政策和追蹤是否達到預期目標。政策包括訂定達到目標的途徑、追蹤進程、能源安全管控、空氣品質管控、和氣候環境的保護。積極參與國際合作研發創新,製造市場機會使製造業和科技的使用者都獲得益處,也因此促進經濟效益,以達到全球化能源轉型之目標。除了國與國之間的合作,同時也應該能夠和在地的政府企業合作發展,能夠分享最好的科技方法給當地人,以支持當地人對於能源轉型的行動。政策應支持能源研發創新中的每一個階段,慢慢改變或全新激進的創新都值得獎勵。政策、金融、和市場機制必須調整以適應因為新的科技所帶來的新企業模式,包括新的能源資訊的取得和分享。增加國家、地區、區域政府之間的對話,以及和有關利益人士 (stakeholder) 的對話以尋求新的能源問題的解決方式。政策制定者應該了解到在能源部門中,數位化的機會和挑戰。能源科技和數位化科技漸漸交集,獲得正確的資料和嚴謹的資料分析能協助能源科技和能源轉型的經濟效益。
摘要撰稿 吳麗珍 (Lee-jen Wu Suen)
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