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全球電力和能源脫碳 科技創新成長機會 Global Power & Energy Decarbonization Technology Innovation Growth Opportunities
2022/06
Frost & Sullivan
https://ww2.frost.com/
一、前言
由於脫碳是影響多個產業的能源目標,因此建立跨產業合作的商業模式極為必要。市場向零碳能源轉型涉及龐大的投資,雖然有些政府已實施相關的激勵措施、融資計畫和淨計量電價,但轉型所需的專業知識和前期成本,為現今開發和維護新再生能源項目或過渡到淨零工業過程的主要障礙。因此,報告中提出產業融合、顛覆性技術,以及創新商業模式的重要性,例如現收現付機制可加速再生能源的應用。另外,Frost & Sullivan亦透過歸納全球電力和能源脫碳市場成長的機會所在,列出未來值得發展的重點技術領域。最後,再提出具市場潛力的創新技術。

二、全球市場成長機會
1.綠色融資-永續連結貸款(Sustainability Linked Loan, SLL)
由於一般融資機構對於新技術往往抱持著避險的態度,導致市場中一些新興脫碳技術面臨可融資性的難題。過去2年在市場興起SLL機制,藉由降低借款利率激勵借款人達到永續項目的績效。因此貸款合約的條件包含企業的永續績效目標及相關KPI,亦即借款人的環境、社會和企業治理(Environmental、Social、Governance, ESG)及永續發展目標績效將決定貸款條件。未來,綠色融資的形式可望成為加速脫碳及碳中和的解決方案。

2.脫碳服務
隨著能源密集產業競相實現碳中和目標,因此能源優化、減少碳足跡或抵消碳排放的相關方案具高度市場發展潛力。脫碳服務類型涵蓋能源優化即服務(Energy-Optimization-as-a-Service)、能源儲存即服務(Energy+ Storage-as-a-Service)、碳補償即服務(Carbon-Offset-as-a-Service),以及碳捕獲即服務(Carbon-Capture-as-a-Service)。

3.併購
隨著石油和天然氣企業逐漸脫離以石油為基礎的獲利模式,能源脫碳市場正出現頻繁的併購活動,企業以跨價值鏈的方式進行併購,以實現縱向及橫向的市場擴張。能源開發商可考慮將其重新應用於壓縮空氣儲能 (Compressed-Air Energy Storage, CAES)、重力儲能(Gravity-based Storage)或氫氣及氨的輸送管道等用途。例如Bushveld Energy原為一間開採釩的企業,已將用於儲能的全釩氧化還原液流電池(Vanadium redox battery, VRFB)商業化。

三、重點技術領域
1.再生能源發電技術
藉由改善既有技術以提高能源生產效率及產能,進而降低均化能源成本 (Levelized Cost of Energy, LCOE)促進再生能源的應用。
(1)浮動型太陽光電(Floating Photovoltaic , FPV)
FPV為解決設置太陽光電土地稀缺的可行方案之一,在東南亞等人口稠密地區的市場正不斷成長。此外,FPV系統亦相當適合結合水力發電成為兩用發電系統,除可減少輸配電的投資外,亦可提高太陽能光板的採光率,並增加5–15%的發電量。

但由於需進行環境影響評估,導致取得建置FPV設備許可非常耗時,開發成本因而相對較高。另一方面,技術人員也需要額外的專業技能及證照,因此維運成本亦較高。

(2)微型風力渦輪機
在過去5年當中,太陽光電占分散式發電投資的80%以上,相比之下,分散式風電投資占比不到1~2%。然而,創新的微型風力渦輪機技術增進分散式風力發電市場發展潛力,以下為商業實例:
A. MOWEA企業的模塊化風電系統
德國新創公司-MOWEA於 2022年與電訊塔基礎設施公司Vantage Towers合作,在52個無線電塔上安裝750台微型風力渦輪機,可降低無線電塔三分之二的能源消耗。

B. Devecitech企業
Devecitech設計出市場中第一個垂直軸風力渦輪機Enlil,用於收集高速公路上過往車輛產生的風能,亦可於設備頂部架設太陽能板,其具有易安裝、空間利用最佳化的優點,可充分捕獲能量。

2.氫能
由於氫氣應用的廣泛性,使得綠色氫氣具優異的市場發展潛力,而其關鍵在於降低氫氣的均化成本(Levelized Cost of Hydrogen, LCOH),以及研擬安全的氫氣輸送策略。目前市場中最具成本效率的製氫技術為蒸汽甲烷重組(Steam Methane Reforming, SMR),其主要原理係從天然氣中分離氫氣。但SMR技術每生產1噸氫氣將隨之排放11噸CO2,因此需結合CCUS技術以降低碳排放;儘管電解製氫的碳排放量非常低,但其消耗的電力為SMR的2倍,成本則為SMR的3-10 倍。
而甲烷裂解(Methane Pyrolysis)則是新興的製氫技術,其以再生能源將甲烷加熱直到裂解而非直接燃燒,整個製氫過程中具備潔淨、高效率的特性,可實現零碳排放。因此甲烷熱解與SMR+ CCUS或其他製氫技術相比,為市場中兼具低成本、高效率等優勢的生產綠色氫氣技術。

四、小結:具發展潛能的新興技術
報告中Frost & Sullivan亦提出具市場發展潛能的新興技術,包括太空太陽能(Space-Based PV)及海洋能(潮汐能、波浪能):
1.太空太陽能
太空收集的太陽能可達到陸地光電的2-3倍,單個太空基地PV可生產約 800MW的發電量。目前美國、日本、中國、韓國及歐洲已投資太空太陽能相關技術研發。
2.海洋能
根據Ocean Energy Europe預測,到2050年潮汐能及波浪能的發電量將達到約100GW,而其發展關鍵則在於如何準確預測潮汐變化。
謝汎琪
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