美國頁岩氣廉價也擋不了趨勢,2045 年再生能源將超過燃氣發電

發佈日期: 2020 年 02 月 17 日 11:00 | 作者: | 分類: 產業資訊

台灣規劃先以燃氣發電為減碳的過渡橋梁,政策受到許多議論,不過並非只有台灣如此規劃,先前全球各國規劃與產業界預測,也大多採用同樣的想法:先從燃煤發電過渡到燃氣發電,然後才用再生能源取代燃氣發電。然而,來到 2020 年,如今國際上已經發現過去的預測與後來實際的發展不符,認為過去對燃氣發電「橋梁」的看法太誇大。

在人類減碳的過程中,先前有許多國家規劃與產業界預測,認為減碳必先經過天然氣的過渡階段,因為燃氣發出同樣電力排放的二氧化碳比燃煤少,先以燃氣發電取代燃煤發電,可減少相當的碳排放量,一方面燃氣發電技術較成熟,一方面彈性應變能力較佳的燃氣發電可以配合支援再生能源,之後,再以再生能源取代燃氣發電,達成零碳,然而,這個以燃氣發電為過渡橋梁的想法,如今受到了挑戰。

再生能源的發展速度遠超過預測的想像,許多國家可能直接跳過燃氣的階段,而即使是發生頁岩氣革命,擁有廉價頁岩氣資源的美國,如今天然氣也即將不敵以風力與太陽能為主的再生能源。

看走眼以至於受害最深的代表性企業之一是綜合工業大廠奇異(GE),由於身為燃氣發電渦輪大廠,又認定燃氣發電將會成為重要過渡橋梁,重押燃氣發電事業的結果,卻面臨市場不如預期蓬勃,導致近年來業績跌跌撞撞。大體上,由燃氣發電大量取代燃煤發電的情況,目前各主要國家中,只有美國明顯發生,西歐與北歐國家則很多跳過燃氣發電,直接進入再生能源時代,使燃氣發電這座過渡橋梁,變成一道很短的小橋,甚至消失。

美國水力發電量也輸風能電量

在美國,雖然受惠於頁岩氣革命帶來的廉價豐沛頁岩氣,美國燃氣發電得以大量取代燃煤發電,但是廉價燃氣發電造成的是用電量增加更多,其結果,根據史丹佛大學地球系統科學主席羅伯特傑克森(Robert Jackson)領導的研究顯示,過去 6 年來,全球新增燃氣發電大多不是用來取代燃煤發電,而是新增發電量,結果總碳排放量並沒有減少,還持續增加,可說並未發揮減碳的功能。

即使是美國,如今天然氣也已經即將不敵風能與太陽能,過去對再生能源發展的預測一向過度保守的美國能源資訊局(Energy Information Administration,EIA),預期 2020 年美國新增發電容量 42 吉瓦(gigawatt)中,將有 32 吉瓦為風能與太陽能,也就是說,2020 年美國超過四分之三的新增發電容量都是再生能源。更是 2019 年新增風能太陽能 9.3 吉瓦的數倍。

EIA 還預期過去 10 年再生能源的快速成長還會繼續,並預測接下來 30 年內,風能與太陽能會占據全數美國所增加的發電容量,以至於到 2045 年,美國風能與太陽能總發電量,將超過燃氣發電總發電量,在再生能源成本下降更快的情境下,甚至可能在 2030 年代就會發生這個黃金交叉。

也就是說,即使美國有廉價的天然氣撐腰,燃氣發電在可見的未來仍然無法和成本持續下降的再生能源競爭。

2020 年美國將有 18.5 吉瓦風能上線,打破了過去的產業高峰:2012 年時的 13.2 吉瓦紀錄。EIA 預期 2020 年美國將有 13.5 吉瓦的集中式太陽電池計畫上線,也打破 2016 年的 8 吉瓦紀錄,其中傳統的太陽能大州德州占了 22%、加州占了 15%,連過去美國太陽能發展較慢的東南部也興起,佛羅里達州占 11%、南卡占 10%。分散式太陽能則將有 5.7 吉瓦上線,一樣會打破屋頂太陽能的安裝紀錄。

而美國 2020 年將退役的發電容量總計有 11 吉瓦,其中最主要是燃煤發電,占 5.8 吉瓦,老舊燃氣發電淘汰占 3.7 吉瓦,核電廠停役 2 座,紐約的印地安角核電廠與愛荷華州的杜安‧阿諾德能源中心,共計 1.6 吉瓦。

2019 年美國風能發電量已經超越水力發電,占再生能源發電量 38%,目前風能是美國再生能源的主力,而太陽能只占 15%,但是 EIA 認為太陽能將會追趕並超越風能,至 2050 年,太陽能占美國再生能源發電量將達 46%,使得風能占比率降至 33%。而這還是在 EIA 預估美國天然氣量生產仍會持續增加的情況下。

由於過去 EIA 一向是遠遠低估再生能源的發展,而高估傳統能源的存續,因此屆時實際上的發展可能更為戲劇化,若燃氣發電逐漸無法與再生能源競爭,頁岩氣產業營收成長受限,進一步的技術發展與成本下降速度將不如再生能源,產生惡性循環,使得燃氣發電迅速遭到再生能源取代。

連天然氣最廉價的美國,燃氣發電為減碳的過渡橋梁的概念都可能不會完全實現,而是尚未經過高度燃氣時代就直接進入再生能源為主的年代。在全球,這個過渡橋梁概念更值得懷疑,許多能源產業界人士開始反思,過去是否過度強調天然氣扮演的角色。

美國陸上風能已經相當便宜,在許多地方已比燃氣發電更便宜,即使是太陽能,預計在 2023 年,全美幾乎所有地區,太陽能均化成本(levelized cost of energy,LCOE)也都較新建燃氣發電廠便宜。預計 10 年內,美國再生能源甚至比既有燃氣發電廠更便宜,這將讓許多燃氣發電廠成為擱淺資產。

燃氣發電為過渡橋梁的必要性?

電網科技的發展、能源儲存、人工智慧,這些新科技在在提供了整合再生能源又能保持電網穩定的更彈性更具成本效益的辦法,而不是非得與燃氣發電配合,此外,政治上的因素,例如在減碳人士壓力下,加州政府能源政策不鼓勵燃氣發電,也將對燃氣發電的發展更不利。

不僅是歐美如此,在許多第三世界國家,設立太陽能或風能,比起興建火力發電廠再營運的成本都低。對於歐洲,還有地緣戰略因素參與,由於歐洲國家的天然氣供應仰賴俄羅斯,而歐盟又以俄羅斯為區域戰略的假想敵,不希望能源面對假想敵依賴過高,因此,歐盟主要國家政府政策未有以天然氣為橋梁的計畫,而是高舉減碳理想,想以綠能製氫取代天然氣,在這樣的戰略想法下,燃氣發電顯然會變成擱淺資產。

不過,雖然在歐美,受到再生能源成本下降遠比預期快的強力競爭下,所謂天然氣過渡橋梁,似乎不存在,或是比想像中短,但是在亞洲可能是另一個情況,印度、中國為了減少燃煤的空污而大舉新增燃氣發電廠,台灣也的確規劃燃氣發電為過渡橋梁,另一個支持燃氣發電的大宗,就是中東產油國家本身。

國際再生能源署(International Renewable Energy Agency,IRENA)預估到 2050 年全球能源將有過半來自再生能源,剩下的不到一半,很可能大多是燃氣發電。雖然國際再生能源署與 EIA 一樣,過去對再生能源發展速度的預測都往往落後實際情況,但是最積極的預測,至 2050 年也不至於會能完全淘汰燃氣發電,燃氣發電或許無法成為所謂過渡時期的霸主,但是若是只求苟延殘喘,到 2050 年,還是有相當長的時間。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:pixabay

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