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海洋能源與淨零排放:到 2050 年開發 300GW 海洋能源的國際路線圖 Ocean Energy and Net Zero: An International Roadmap to Develop 300GW of Ocean Energy by 2050
2023/11
IEA-OES
https://www.ocean-energy-systems.org/documents/71206-oes-international-vision-2023.pdf/
一、前言
國際能源總署(IEA)淨零排放路線圖指出,將全球暖化限制在1.5°C 範圍內需大幅改造全球能源系統,並將面對多方面挑戰。為實現上述目標,IEA淨零路線圖也指出,到2030年,全球再生能源裝置容量將成長3倍,並建置完善的基礎設施和供應鏈。

因此,IEA海洋能源系統(IEA-OES)公布路線圖,概述全球波浪能及潮汐能的巨大潛力及實踐流程,旨在為全球達成淨零排放做出貢獻。報告中將說明透過政策支持機制,確保新興再生能源技術可在全球範圍內實現商業部署,並聚焦於市場拉力(market pull)和技術推力(technology push)的政策支持機制,在加速波浪能和潮汐能領域創新的同時保持投資成本效益。

此外,報告中指出需建造或升級既有港口,以應對未來關鍵海洋能源基礎設施需求,並詳細說明2040年代中期的港口基礎設施要求。最後,審視現行海洋能源設計及開發標準,以及海洋能技術的許可和同意相關監管和立法框架後,進一步研析未來應如何設計制度,以確保海洋能產業的持續發展。

二、市場拉力及技術推力的政策支持機制
OES路線圖指出到2050年波浪能(Wave Energy)和潮汐能(Tidal Stream Energy)技術(以下統稱為海洋能技術)可為全球淨零轉型貢獻300GW的再生能源發電潛力,且新增的海洋能裝置容量可創造68萬個就業機會,帶動3,400 億美元的附加價值毛額(Gross value added, GVA),並減少5億噸以上的碳排放。

發展海洋能新興技術需長期的政策支持機制策略性部署,以加速成本降低並確保可順利實現商業化。相關政策支持機制可概分為市場拉力及技術推力2大類:市場拉力的政策支援機制包括:躉購制度(Feed-in Tariffs, FiT)和差價合約(Contracts for Difference, CfD);技術推力的政策支持機制包括:政府研發補助和貸款等。

(一)市場拉力的政策支持機制
OES預測在2050年前,部署180GW波浪能與120GW潮汐能全球市場拉力政策機制所需的技術投資金額,並假設三種成本降低比例。
1.波浪能
(1)降低15%成本:預計可在2040年代中期達到平均批發市場價格(wholesale market price, WMP),預計投資總額需740億美元。
(2)降低12.5%成本:預計可在2040年代後期達到平均WMP,投資總額需1,700億美元。
(3)降低10%成本:無法達到平均WMP,投資總額約需3,780億美元。

2.潮汐能
(1)降低15%成本:預計可在2040年代中期達到平均WMP,投資總額需560億美元。
(2)降低12.5%成本:預計可在2040年代末期達到平均WMP,投資總額需1,320億美元。
(3)降低10%成本:無法達到平均WMP,投資總額約需2,750億美元。

值得注意的是,上述成本估算係海洋能領域領先國家個別政策支持機制總額,因此,未來國際間不同國家的有效合作可減少預估之投資總額。

(二)技術推力的政策支持機制
透過與其他國家建立協作創新框架,可大幅降低實施技術推動所需的投資金額,以下將分析不同國際合作情況所需的投資金額:
1.整合所有開發波浪能與潮汐能的國家(波浪能約有20個國家,潮汐能約有9個國家)
(1)預計推動波浪能技術計畫所需資金每個國家最多每年1,100 萬美元,到2030 年代初期可降至每個國家約每年700萬美元。
(2)預計推動潮汐能技術計畫所需資金每個國家最多每年2,200萬美元,到2020 年代末將降至每年約1,400萬美元。

2. 整合部分開發波浪能與潮汐能的國家(波浪能約有10個國家,潮汐能約有6個國家)
(1)預計推動波浪能技術計畫所需資金每個國家最多每年2,200 萬美元,到2030 年代初期可降至每個國家約每年1,400萬美元。
(2)預計推動潮汐能技術計畫所需資金每個國家最多每年3,200萬美元,到2020 年代末將降至每年約2,000萬美元。

由上述分析可知,技術推動政策計畫可藉由國際合作確保技術創新快速發展,並可降低提供長期市場支持機制所需的整體投資金額。

三、基礎設施需求
OES預計到2040年代中期,全球波浪能和潮汐能裝置容量每年將超過30GW,另假設開發和部署責任由20個海洋能領先國家共同合作。到2040年代中期   20個國家每年平均部署1.5GW,每個港口年平均部署能力為300MW,因此,每個先進國家將需建造或升級5個港口及建置基礎設施。

依每個港口年平均部署容量300MW進行估算,並考量海洋能與浮動式離岸風電共享港口製造空間的技術、材料、部署和維運等需求,提出2040年代中期港口基礎設施需求如下:
(一)30公頃的生產和製造空間,包括15公頃的室內生產和製造空間,以及約15公頃的戶外生產和製造空間。
(二)9公頃的室外放置空間用於存放設備。
(三)可便於操作大型起重機,鄰近公路或鐵路交通網路。

儘管發電設備創新和部署往往為政策優先關注領域,但考慮建設週期長以及設施建設相關物流風險,未來須同時投資發展基礎設施與設備創新。因此,個別國家應依據國際基礎設施策略,訂定明確的政策和里程碑,並透過公私合作,投資鼓勵港口營運商部署再生能源和基礎設施。另外,應進行定期審計,以確保資金運用與政府目標一致。

四、監管和立法框架
(一)海洋能標準設計與制定
1.現況分析
國際電工委員會(International Electrotechnical Commission, IEC)負責制定國際共通標準和技術規範,以指導波浪能和潮汐能裝置設計和開發。IEC設有專門技術委員會TC114 (Technical Committee),專門處理波浪和潮汐能源轉換器問題。因此,目前海洋能領域標準和技術規範的制定已進入最後階段,由不同領域專家共同指導,以降低專案開發商、監管機構、投資者和保險公司的風險,同時確保高安全性和環境標準。

2. OES建議
(1)採用具國際共通標準(包括資源評估、技術設計、測試等),以促進品質管理、風險管理、標準和合規文化。
(2)在符合國際評定體制內實施第三方驗證,例如:測試報告、合格聲明和證書等。
(3)在波浪能和潮汐能技術開發初期共通標準並制定認證計畫。
(4)透過國際共通的IEC TC 114標準,協調區域和國家標準機構。

(二)部署的核可程序
1.現況分析
在海洋能政策制定中,開發公海試驗設施和部署場地為重要的優先領域。海上測試基礎設施可讓技術開發人員透過安裝、操作、維護等實作經驗,進一步發展海洋能技術,並簡化海上作業程序。

然而,由於海洋能為新興產業,其核可程序需面臨負面環境影響相關的監管挑戰。再加上目前潛在影響規模尚具高度不確定性,因此,需投入更多研究以確保推動產業發展同時兼顧環境永續。

2. OES建議
(1)採用適應性管理方法,了解技術與環境的交互作用,並隨海洋能產業發展進行調整。
(2)利用測試場地作為海洋能產業環境監測的重要樞紐。
(3)實施明確的核可程序,如涉及多個機構權責,建議設立「單一窗口委員會」,由單一機構監督海洋能審查流程。
(4)在開發早期開放專案利害關係人參與,儘量在部署海洋能設備之前解決可能的問題及疑慮。
(5)確保資料的可傳輸性,並可處理特定站點的監管問題。

五、結論與建議
OES提出5項政策建議,旨在實現IEA-OES路線圖提出的預測和目標容量:
(一)以市場拉力政策加速海洋領域部署
(二)加速技術創新以降低長期成本
(三)平衡市場拉力和技術推力的預算分配
(四)建議立即發展基礎建設
(五)以監管和立法框架協助產業發展
謝汎琪
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