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零碳排放之能源系統中氣態能源的最佳角色 Gas for Climate: The Optimal Role for Gas in a Net Zero Emissions Energy System
2019/03
Navigant Research
https://www.gasforclimate2050.eu/files/files/Navigant_Gas_for_Climate_The_optimal_role_for_gas_in_a_net_zero_emissions_energy_system_March_2019.pdf
研究的目的為評估歐盟能源系統於2025年時完全去碳化最佳成本效益的方法,以及探索在現行氣態能源設施中可再生且低碳的氣態能源的角色與價值。

此研究使用比較「最佳化運用氣態能源」和「最少量氣態能源」兩種情境,並增加分析的範疇以更新2018年氣候研究氣態能源報告。此研究指出,在最少量氣態能源情境和最佳化運用氣態能源情境中,歐盟的能源系統都可以達成淨零碳排放,兩個情境皆假設再生能源發電量會大幅增加,兩個情境的主要差異是綠能、低碳氣體、生質能所扮演的角色。

在最少量氣態能源情境中,歐洲去碳化的能源系統中,建築物直接用電、工業以及運輸產業將扮演巨大的角色,而工業所需的高溫將以生物甲烷生產,再生能源則由風能、太陽能、水利能產生,結合穩定的生質能以產生能量。

最佳化運用氣態能源情境中,在去碳化的歐洲能源系統中,建築物直接用電、工業以及運輸產業也將扮演更加巨大的角色。然而,在此情境中,再生能源和低碳氣態能源將會被用來提供彈性的電力生產,以作為在尖峰需求時段提供建築物暖氣、工業級高溫、高負重公路運輸和國際航運所需的能源。

此研究的架構包含兩個假想的氣態能源運用情境、歐盟能源需求去碳化的路徑、歐盟能源產業去碳化的路徑、以及對2050年來說氣態能源設施的角色和價值。在此研究中,增加了過去缺乏的工業和運輸產業的能源需求分析,也更新了生物甲烷和綠色氫能的供給量和成本,包含用來生產綠能的氫生產以及甲烷發電的分析。最後此研究評估了藍色氫能、氣態能源結合碳捕捉和儲存技術和利用的可能角色。

此研究的結論包括:
一、 在兩種情境中能源系統完全去碳化都需要仰賴再生能源大幅的成長。未來電力產量將會成長兩倍且再生能源的產出需求將會是今日的十倍 。
二、 季節性儲能電池並不實際,即便製造成本大幅下降 。
三、 在兩個情境中高溫工業加溫的完全去碳化都需要能源。
四、現存氣態能源網路確保了能源系統的可靠度跟靈活度 。
五、大幅增加再生氣態能源是可能的,生物甲烷、電轉甲烷以及綠色氫能的成本需要大幅降低 。
六、 由天然氣結合碳捕捉儲藏技術所產生的藍色氫能,將會是一個可以擴展且合乎成本效益的選項。由於綠色氫能在今日仍是一個昂貴的技術,且藍色氫能的發展與風能和太陽能的發電能力和速度成長程度有所關聯,因此早期擴大藍色氫能的規模有助於去碳化。
七、對比最優化運用氣態能源情境和最少量氣態能源情境,到2050年透過氣態能源設施使用氣態能源可以在整個能源系統替社會省下2170億歐元。
八、 最少量氣態能源需要809TWh(Terawatt-hour)的固態生質能,部分可能來自進口,是最佳化運用氣態能源情境所需的89TWh的9倍。
九、當藍色氫能被綠色氫能取代以及風能和太陽能的大幅增加,未來的能源系統可轉化成完全的可再生能源。
張朕倫
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