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全球能源部門實現2050年碳中和之路徑

鄧凱方、古慧雯/ 發布日期:2021/09/08/ 瀏覽次數:188

面對棘手的氣候變遷問題與和巴黎氣候協定背道而馳的碳排放量增加趨勢,近年由歐盟領頭,全球掀起一股碳中和風潮,各國政府與指標性企業相繼提出碳中和目標,以向各界展現其抑制並減少溫室氣體排放的堅定立場,並向國際社會施壓,敦促各國政府與民間企業更積極的落實減碳作為。為協助各國政府釐清全球現狀與可能的碳中和推動路徑,據以搭配自身條件擬定具體可行的政策措施,國際能源總署(International Energy Agency, IEA)於最新發布的報告中提出了技術可行、成本可控且社會可接受,同時能確保經濟持續成長與能源供應穩定的全球碳中和路徑,以及關鍵里程碑藍圖,也提供多項得以實現藍圖的推動建議,並提出相關的政策建議。

 

一、推廣各種潔淨能源與能效提升技術的應用刻不容緩

依據IEA所勾勒的碳中和路徑,2030年全球經濟規模將比目前擴大40%,但需要藉由比過去20年提高3倍的能效,以讓能源使用量縮減7%,同時提高約4倍的風能與太陽能裝置容量年均增幅,以及提高到超過60%以上的電動載具銷量占比(圖1)等節約能源,或是轉換使用低碳能源措施,以有效降低溫室氣體排放。這意味著需要在2030年前透過各種政策措施,全面導入目前可行的潔淨能源與能效提升技術,才有機會實現2050年碳中和目標。事實上,前述2030年目標在目前技術條件下即可達成,已有許多國家的政策經驗證明其可行性,目前最欠缺的是各國政府的實際作為;故各國政府不僅應加緊腳步,並採取更積極的政策推動措施,更應將目前推出的疫情紓困方案或經濟振興方案扣合減碳目標,才能讓資金獲得更有效率的應用,並提高實現碳中和目標的可能性。

 

二、新興技術的研發對於中長期的減碳成效至關重要

就中長期來說(2030~2050年),幾乎有一半的減碳效果需仰賴仍處於概念雛型或示範階段的新興技術(圖2),其關鍵技術發展重點如下:

(1)工業部門:深度減碳需仰賴碳捕獲、再利用與封存(Carbon Capture, Usage, and Sotrage, CCUS)技術的廣泛應用,與氫能技術的推廣。

(2)長距離運輸:寄望於先進電池、氫能載具或以氫能為基礎之燃料的突破性發展。

(3)基礎設施:對於中長期的碳排減量具有關鍵影響的技術應用,都需要借助大規模基礎設施的增建,如被捕獲二氧化碳的運輸管線,以及連接港口與工業區的氫能運輸系統,因此,政府需要在能源或氣候政策中納入相關研發、示範與推廣的元素。

(4)研發預算投入:必須提高政府研發支出並重新設定優先順序,給予未來所需之創新技術更多的資金援助;也應協助推動示範型計畫,以免排擠民間在研發資源的投入。

 

三、透過政策措施引導行為改變可發揮不容忽視的減碳效果

能源使用是當前最主要的溫室氣體排放來源,而運輸、工業與建物是目前最為耗能的部門,2050碳中和目標的達成,意即2050年全球需要在能源需求較目前減少8%的前提下,支撐比目前大2倍的經濟規模與超過20億人口的需求,因此,透過消費者行為的改變搭配先進技術,以更有效率的方式使用能源,對於碳中和目標的達成相當重要(圖3)。依據IEA的評估,需要政府支持與大量投資,而不需民眾直接參與的低碳技術(如興建再生能源電廠)僅貢獻不到40%的減量效果;另外,約55%的減量效果需仰賴低碳技術的推廣,以及民眾積極的共同參與(如裝設太陽能熱水器或購買電動車);其餘8%的減量效果是由行為改變與材料效率提升,而帶動的能源節約效果。因此,政府應透過政策充分發揮引導消費者行為改變的綜效,具體措施包括:

(1)直接影響消費改變的措施:如最高速限、家電效能標準、辦公場所冷暖氣溫度限制、以高速鐵路取代區域航班。

(2)以財務獎勵或增加成本來影響商業決策:按車類類型課徵差異化的收費標準與管制措施(如清潔車輛具有優先停放權、排放密集度較高的車輛收取更高稅費等);減少旅運需求的措施(如以里程數作為車輛保險費用的計算基礎);提供消費者充足資訊(如要求商品須清處標示產品生命週期排放量,要求公司須揭露碳排放資訊等)。

(3)強化資訊流通管道與便利性:個人化即時旅運規劃資訊,便利民眾在步行、騎腳踏車與使用大眾運輸工具間進行轉換;產品標籤與民眾意識的結合,有助於回收再利用的推廣與習慣的養成;與相同類型家庭的消費模式進行比較,學習其優點以減少浪費。

 

四、電力化是相當重要的轉型方向但需留意相關風險隱憂

用低碳電力取代化石燃料是相當重要的減碳工具,經由擺脫目前高度倚重化石燃料的本質,轉型為以再生能源為骨幹的發電結構(圖4),可為2050年貢獻20%之減碳效果。從運輸、建築到產業各個部門廣泛的電力化轉型,不可避免的將帶動電力需求的大幅增加,而全球電力需求將在2020至2050年間暴增2倍:

(1)工業部門:為最大的電力成長來源,包括用於中低溫加熱與煉鋼程序(如以氫能煉鋼);

(2)運輸部門:在推廣使用電動車(2030年全球超過60%的汽車銷售量為電動車,2020年僅5%;2030年電動卡車銷售占比將增至25%,2050年將提升至2/3)、改用以氫能或以氫為基礎的合成燃料作為運具燃料等趨勢下,電力使用大幅成長;

(3)住宅部門:在老舊建物翻新與新建物遵守準零碳建築能源法規等措施下,電力需求成長幅度相對有限;

(4)其他:預估2050年電解氫能所需電力將達12,000 TWh,比目前中國大陸與美國全年電力消費合計還多。

此一電力化發展趨勢固然具有加速減碳的優點,但卻也形成了新的能源安全隱憂。舉例來說,電池與其他低碳技術的發展將導致對某些特殊物質需求量的急遽成長,如銅、鈷、錳與各種稀土金屬的市場規模預估將在2020至2030年間成長7倍;為了提高應對再生能源高度變動性特質,而需整合電池、需量反應與更智慧化與數位化的電力網路等發展,也提高了電力系統的風險,以及網路攻擊或其他的新興威脅。

 

五、轉型正義

碳中和路徑反映能源結構與行為模式的大規模轉變,因此,即使受惠於新活動與投資的發生,2030年可望創造1,400萬個新職缺,而使用更具效率的家電設備、電動載具與住宅改造等將額外創造1,600萬個工作機會(圖5),但這些工作機會的分配並不均等,更重要的是,部分產業(如化石燃料業)的殞落造成500萬個工作的減少,因此,政府也需要特別關注這些轉型受害者,透過在職訓練、盡力在受創最深的區域發展新能源產業,以及辦理區域援助等方式降低衝擊。舉例來說,火力發電的式微勢必將衝擊煤礦從業人員的生計,但推動能源轉型也會帶動鐵、鈷、鎳等新型原料的需求快速成長,讓煤礦業者可在這些領域發揮所長;油氣產業則在發展CCUS、低碳氫能、生質燃料與離岸風電等領域具有相對優勢。因此,政府應運用政策措施引導受創產業與勞工善用其優勢,在新能源產業繼續貢獻所長。

 

六、結論與建議

IEA在報告中不諱言的表示,其所提出的碳中和路徑只是所有可能實現碳中和目標的其中一條道路,而非唯一的前進方向,且各國應衡酌自身條件優勢擇定合適的減碳路徑。換言之,政府在訂定碳中和目標與擬議相關政策方案時,不應隨意跟風,而應依據國家自身資源稟賦與技術優勢選擇合適路徑,並調整相應的政策措施,盤點既有補助方案是否與選擇路徑相互匹配,避免無限制擴大補助範疇,造成資源的浪費且與減碳目標漸行漸遠。此外,由於低碳轉型涉及基礎設施的興建與新興技術的研發,為了降低業者投資的不確定性,並加速全面性的低碳轉型,政府須儘早確認可行的發展方向並進行必要設備的增建與相關法律規範的調適。

其次,無論政府最終所選擇的碳中和路徑為何,電力化都是必然的選擇,但推動過程勢必帶動未來電力需求的快速成長,故需盡可能確保電力需求與電力供應的擴增速度一致,降低供應短缺情況的發生。同時,未來雲端、人工智慧等新興技術應用於產業能效管理、輸配電、能資源管理、電動車智能化、無人車技術、共享運具等領域的情況將更加頻繁且廣泛,連帶也將使得相關資安風險大幅提高,政府在推動過程中務必須搭配建構資安管控機制,以降低網路攻擊、個資外洩等危害的發生。

另考量我國並非能資源豐沛的國家,故應更加重視節能與行為改變將更可發揮的減碳潛力,尤其是建築節能的部分,仍有相當大的進步空間,若能透過翻新工程與節能翻修來大幅節約建築能耗,不僅可減低未來電力供應不足的壓力,並能為減碳做出貢獻,亦將帶動相關經濟價值的創造。

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