2024年2月1日 星期四

2050年淨零無望, 解讀IEA報告

 


0 緒論

 本世紀以來全球暖化日趨明顯,氣候變遷成為全球極端関注的議題。因為使用煤炭、石油及天然氣等化石能源造成的碳排是全球暖化主因,如何節能減碳就成為國際共同努力的目標。國際間在2015年通過巴黎協議,目標在本世紀末將溫昇控制在攝氏2度,並盡量努力將溫昇控制在攝氏1.5度。

 要將世紀末溫昇控制在1.5度,全球就必須在2050年達到淨零碳排。但人類經濟活動非常倚賴化石能源,要達到此一目標極為困難。2020年在歐洲帶頭下,全球各國紛紛宣示將於2050年達到淨零碳目標。

 2050年距2020年還有30年,承諾30年後的目標意義不大,總要設定一些階段性目標(路徑圖),比如每10年減碳若干等,並定期檢驗是否達成這些階段性目標,如此才不會到2049年或2040年才忽然發現2050年淨零排放必將跳票。

 國際能源總署(IEA)是為經濟合作及發展組織(OECD)的能源幕僚組織,是國際上最重要的能源智庫,每年都針對全球能源議題出版許多報告,是世界各國制定能源政策時主要參考資料。

 IEA2021年針對2050年淨零排放出版了一本減碳路徑圖,詳細規劃了要達到此一目標,全球每10年要達成的階段性目標。這本報告出版後洛陽紙貴,IEA宣稱該報告是IEA有史以來被下載最多的報告。這也不足為奇,因為各國政府雖然都作了各種淨零碳排承諾,但對如何達成此一承諾都毫無頭緒,當然都急於在IEA報告獲得靈感及指點。

 IEA 20239月出版了第二版2050年淨零排放路徑圖報告,當然報告決不會承認2050年淨零排放不可能達成,但由該報告內容可明顯得知此一目標達成機率極微。個人將以三篇文章解讀IEA報告,解釋何以2050年淨零目標達成無望。人類只有面對現實,拋棄幻想,才能為減碳抗暖找到正確道路。

 本系列第一篇文章將檢討傳統化石能源是否能及時退場,第二扁文章將檢討新興無碳能源是否能及時接棒,第三篇文章將檢討充次IEA報告一廂情願之樂觀假設無法成真。

 

1 傳統能源

 討論煤炭、石油及天然氣的前景前,應先了解全球能源使用前景。IEA報告階段性目標預估2030年全球經濟將較2023年增加25%,但能源使用將減少10%。這種預測有些令人匪夷所思,IEA如此預測的基礎在於全球能源使用效率將大幅提升。全球能源密度(Energy intensity)由目前每年降低2%進步為每年降低4%,主要依賴汽油車大量更換為能源使用效率較高的電動車。2030年距今不過6年,IEA期望的經濟成長但能源使用減少是否可以落實,吾人可拭目以待。

 IEA預估到2050年電力使用成長將高於全部能源使用成長,一方面是因為經濟及人口增長,另一方面則是因為大量使用電動車及電力供暖,這些趨勢都促使電力使用快速增加。

 目前全球電力供應主要仍然依賴化石燃料,旣然未來電力使用快速增加,如何加速電力減碳即為重中之重。IEA預期2022年到2030年,全球化石燃料使用將降低25%,未裝設碳捕捉CCS之燃煤發電占比更將降低50%2040年占比更將降為0%,如前所述,這些預期,吾人不妨拭目以待。

 即然化石燃料及燃煤發電將如此快速減少,IEA就提出了一些先決條件。

 首先,即然未裝設CCS之燃煤發電佔比在8年內要減少50%18年內要全部歸零,表示全球一半燃煤機組都將於8年內除役,18年內將全數除役。當然全球就無需增建任何未裝設CCS之燃煤機組。

 IEA 指出目前全球仍有150GW未裝設CCS的燃煤機組正興建中,要知這是極大規模的建設。台灣最大的燃煤發電廠台中電廠曾經名列全球最大燃煤電廠,共有十部每部機裝置容量55萬瓩(0.55GW)之燃煤機組,全廠裝置容量5.5GW150GW相當於270部台中機組及27座台中發電廠正在興建中。由此可見世界仍然極為依賴燃煤發電。

 目前全球還有150GW 未裝設CCS之燃煤機組正在興建的事實,IEA也無可奈和。但為了全面降低燃煤占比,IEA假設明年全球全面禁建未裝設CCS之燃煤機組,此一假設是否落實倒不必等上8年,明年即知。個人對IEA此一預期不敢過度樂觀。

 除了煤炭之外,油氣是更重要的化石能源,如果未來8年全球化石能源使用要降低25%IEA指出新的油礦氣礦當然就不必開發了。

 十分不幸,此一條件不必等到明年,今年就破功了。破功的罪𣁽禍首不是其他國家,正是減碳喊得最大聲的美國。拜登總統在競選時,為穩住美國自由派選票,曾經承諾當選後不會允許石油公司在海域探勘油氣。

 但依媒體報導,拜登違反競選承諾而在今年允許石油公司在墨西哥灣進行三個新油氣探勘專案。IEA的要求其實沒錯,快速減碳的條件之一就是電動車快速取代汽油車,在2030年銷售的新車中,2/3將為電動車。旣然如此,全球汽油消耗量必將大幅降低,因供過於求,化石燃料價格也將崩盤。但事實好像並未依IEA劇本進行,今年電動車銷售量成長率遠低於IEA之預測。石油公司應該也不會拿自己的錢開玩笑,繼續開發「供過於求」的油氣資源。

 許多人並不了解2050年淨零碳排何等艱難。工業、運輸甚至農牧減碳都極為困難,相較之下,電力減碳最為容易。IEA報告中明確指出,要達到2050年淨零排放,先進國家(包括台灣)的電力碳排必需在2035年全部歸零,中國電力必須於2040年歸零,其他開發中國家電力則必須在2045年歸零。

 這種苛求也也太過一廂情願。中國固然是全球綠能開發最積極的國家,但並未停止燃煤機組建設,目前全球在建燃煤機組中超過一半是中國所建,在可預見的未來,完全沒有停止興建的計劃。燃煤機組經濟壽命至少40年,中國要在2045年電力歸零,表示目前興建中的機組運轉年限減半,IEA也指出火力機組提前除役是全球減碳最大成本之一,大陸並未承諾2045年電力歸零。

 其實不必捨近求遠,實應先檢視台灣電力「淨零」期程。蔡政府規劃台灣2025年電力配比為綠電占比20%,煤電30%,氣電50%,換句話說,在2025年火電占比80%。蔡政府開發綠能之企圖心極大,規劃在2026年到203510年之間,每年增建2GW之太陽能發電,1.5GW之離岸風電。即使在如此有野心的全力開發綠電,蔡政府也只敢承諾2030年火電占比降為70%,台灣有可能在5年後的2035年電力碳排歸零嗎?

 其實台灣也不必自責更無需自卑,絕大多數已開發國家電力都不可能在2035年歸零,更不用說全球電力碳排在2040年歸零。IEA只是說全球2050年要達到淨零碳排,碳排最容易歸零的電力必須先行歸零,IEA可设說這些目標必定可以達到。

 本篇只是簡要討論即知傳統化石能源退場極為困難,下篇將討論新興無碳能源接棒相關議題。

 

 3 新興能源

 上篇討論了國際能源總署IEA2023年出版的2050淨零排放路徑圖中有關傳統能源部分,本篇將檢討該報告中有關新興無碳能源之發展。

 IEA報告中討論的無碳能源包括傳統水力發電及核能發電,當然著墨最多的是新興無碳能源功能較大的太陽能、風能、生質能、氫能等。也略有提及功能有限的地熱及海洋能。

 IEA討論新興能源及科技之未來展望,討論集中於成本,基礎建設及稀有礦物、供應鏈等的挑戰。

 IEA報告指出無碳電力,包括綠電、核電、水電、氫能及裝置了CCS的火電在2030年必須提供全球七成電力(較目前倍增)。

 IEA最寄以厚望的新興無碳能源當然是過去10年大行其道的太陽能及風能,報導中特別指出過去10年全球太陽能能裝置容量增加4倍,增加了1000GW,幾乎相當於歐盟的傳統電力裝置容量,但因太陽能容量因數(每年可發電時數)遠低於傳統電力機組,能提供的電力度數仍然有限。IEA對風電的預估較2021年的預估為低。

 為了達成2050年淨零排放目標,全球再生能源(包括水力)的裝置容量在2030年要增加為目前三倍,全球再生能源裝置容量將由2022年的3630GW2030年增加為11000GW,此為是否能達成全球減碳目標最重要的指標。太陽能與風電之裝置容量將分別由目前的每年增建220GW75GW2030年增至每年增建820GW320GW。不說別的,裝置風力及太陽能所需的土地面積就要增加4倍。風力加上太陽能的供電占比必需由目前的12%2030年增加為40%

 IEA指出電力系統中增加如此大量的不穩定綠電,必將發生大規模棄電。為了避免發生棄電,就要在綠電建設經費之外,另外花費極大經費加速儲能設施(如鋰電池、電解水製氫)及電網建設,當然需求管理及綠電區域平衡也是必須採取的手段。

 新型再生能源在運轉時沒有燃料成本,全部成本就集中於開頭之設置成本,這正是為何全球八成新興能源設置集中於財務能力較強的已開發國家及中國。IEA報告一再呼籲開發中國家應加強此類新興能源建設,但這些國家財政實在難以負擔。在之前之COP氣候峯會,已開發國家𠄘諾每年提供1000億美元給開發中國家進行新能源建設,但實際到位援助遠遠不足。IEC也呼籲已開發國家信守承諾。

 氫能在未來工業及交通減碳將辦演極重要角色,IEC報告也有所著墨。IEC認為氫能發展太過緩慢,至今仍未有成熟具商業規則的氫氣鋼鐵廠。宣布的氫能開發計劃也只有4%較為成型。IEA預期到2050年氫能只不過提供全球1%電力,但全球電力反而有20%將用於製造綠氫提供工業及交通減碳之用。

 IEA鼓吹以綠電電解水製綠氫,但全球各地自然條件不同,綠電成本相差懸殊。以太陽能為例,台灣條件最好的南部每年發電1200小時,但全球多國光電可發電23000小時以上,光電價格只有台灣的1/2甚至1/3IEA建議綠電條件不佳國家不宜自行生產成本昂貴的綠氫,應由綠電條件好的國家進口綠氫,日本規劃將來由澳洲進口綠氫即為一例。麥肯錫與氫理事會預計到2050年,歐美中自產氫每公斤價格在美金12元,日本則需到美金4元。但IEA也指出目前液態氫氣海運技術尚未成熟,全球尚無大型運輸氫氣之船舶。

 與傳統能源不同,綠能是所謂分散式能源,除了發電設備投資外,還要花大筆經費投資電網建設。IEA 估計,由2022年到2030年,全球每年要新增2百萬公里的輸配電線路,除天文數字的建設經費外,申請電網許可執照也費時經年。

 IEA報告指出,依統計,在先進國家取得設立太陽能設備執照費時15年,取得陸域風電執照費時39年,取得離岸風電執照費時約9年。以往取得電網許可執照也得好幾年,目前為克服民眾反對,時間更為延長。各類綠能建設請照時程對2030年達成綠電增加3倍造成極大不確定性。

 IEA對其他新興綠能也有所討論。生資能與地理條件關係重大,目前全球80%新興生質能使用集中於巴西、印尼、美國及歐盟。IEA並不看好地熱發電及海洋能,報告中指出2022年全球地熱發電占比0.35%。預計2050年發電占比1.1%。海洋能發電更微不足道,2022年全球海洋能發電占比0.05%. 預計2050年發電占比0.16%

 IEA報告中明確指出核能為全球減碳不可或缺,2022年全球核電裝置容量417GW,發電占比9.3%。預計2050年雖然裝置容量增為916GW,但因全球用電量倍增,核電發電占比略降為7.8%

 新興無碳能源極為依賴一些特定礦產及稀土元素。但這些礦產及生產均集中於少數國家,產量最多的前三名共生產了90%鋰,75%鈷,65%鎳及45%的銅。中國一國更占了光電、風電及電池近8成製造能力。

 以上四種礦產產量均不足以支撐IEA報告中所期望2030年綠能及電動車必須要達到數量。開採新礦更是矌日費時,由規劃到生產通常超過10年工夫。

 由上篇討論可知傳統化石能源退場不易,由本篇討論也知新興能源所有指標都極難達成,遑論全部都必須達標才能達到2030年減碳階段性目標。新興能源按時接棒何止困難重重,根本毫無可能。下篇將進一步說明IEA報告中許多一廂情願的假設。


 4 虛幻政策

 前兩篇解釋了依IEA報告,純粹由傳統能源與新興能源兩個面向即可確認2050年淨零排放絕無可能。本篇將針對IEA報告政策面的許多過度樂觀的假設,進一步確認2050年淨零排放目標極為虛幻。

 IEA每年都會針對全球能源議題出版各種不同報告。近年來許多報告都必然與減碳,尤其是2050年淨零排放目標掛勾。但不論何年出版的報告,都會有一個基本假設:報告出版當年的全球碳排將為碳排最高值,之後就會每年下降,直到2050年達成淨零碳排目標。

 但十分不幸,除了2020年因新冠肺炎肆虐,該年碳排下降,全球碳排是年年上升,IEA不得不年年修正全球碳排峯值。但碳排歸零目標年不變,一年年過去,離目標年的年分是年年縮短,IEA報告也只能坦承:減碳斜率越來越陡峭,每年要減少更多碳排,「達成目標的路徑越來越狹窄」。但還是死鴨子嘴硬,決不肯承認減碳目標根本無法達成。IEA是全球最重要的能源智庫,如果IEA都坦承達不成減碳目標,全球豈不是「軍心渙散」?

 全球減碳有一重大矛盾:全球仍有數十億赤貧民眾,這數十億民眾人均能源消耗極低,人均碳排極低。這龐大人口脫貧的先決條件就是增加能源消耗,換句話說就是增加碳排。為了扺消這數十億人在未來幾十年所增加的碳排,先進國家的淨零碳排年分就不能訂於2050年而要提前達標。

 IEA當然知淨零排放是何等困難,IEA 也不敢強人所難,也只能假設先進國家提前5年,在2045年達到淨零排放。中國是全球最大碳排放國家,近年中國減碳又極為積極,中國之前曾經承諾在2060年達到淨零碳排,IEA二話不說,假設中國淨零排放提前10年為2050年。

 老實說,2020年前許多政府一窩蜂竟相承諾在2050年淨零排放表現了政客的拿手把戲,2050年是30年後之事,有任何今天承諾的政客要兌現此支票嗎?IEA報告也指出口頭承諾減碳年份的國家很多,但全球只有20%國家敢將承諾年份入法,但問題是即使入法就一定會達標嗎?台灣不知死活也將其入法,但有幾人相信可以達成?

 IEA報告也退萬步,不強求全部國家都入法,但檢討絕大多數未將2050年承諾入法國家之能源政策後,得到的結論是「政策無法支持減碳承諾」。

 以中國而言,因中國工業化起步比西方國家晚了近百年,目前大氣層中的人造二氧化碳大多仍是西方先進國家所排放,2020年年前中國承諾較西方國家只晚10年而在2060年達成淨零排放已是極為大膽的承諾。今天IEA假設中國提前10年於2050年達標,中國同意嗎?豈不又是IEA一廂情願的假設?

 這還沒完,IEA報告也指出中東及北非等產油國,根本就沒有承諾任何減碳時程,全球人均所得最低30%的國家,無一提出減碳承諾。

 IEA報告也深入討論發展中國家減碳議題,因為此方為決定全球減碳成敗重中之重。IEA指出數年前全球仍有15%人口無電可用,30%人口沒有清潔燃料以供烹飪。近年情況雖有改善,但因俄烏戰爭造成國際燃料價格上漲,全球有7500萬人又退回無電可用,1億人退回沒有清潔燃料烹飪的窘境。

 全球開發中國家脫貧的先決條件就是有充分的能源,IEA估計2050年全球經濟規模要較今日倍增,主要成長就在開發中國家。但如何達成這些較今日倍增的經濟均由無碳能源供應即為艱難無比的挑戰。

 今日非洲國家綠能裝置極少,非洲太陽能資源非常豐富,但整個非洲太陽能裝置容量不及荷蘭一國。過去10年中國一國增加之綠能裝置容量為全球其他開發中國家加總裝置容量3倍。IEA指出開發中國家對無碳能源的投資要更加「積極」,對綠能的投資要較今日增加7倍。

 現實非常殘酷,漸竭性不穩定的綠能無法提供非洲國家經濟發展所需穩定而價廉的電力。以非洲國家及其他開發中國家角度而言,國家經濟發展及人民脫貧遠較減碳來得重要。此外至今開發中國家對全球碳排的「貢獻」仍然極低,IEA指出全球最富裕的10%人口碳排占全球碳排的50%,全球最貧困10%人口占全球碳排0.2%

 IEA報告指出,要達到2050年淨零碳排目標,2035年已開發國家碳排要減少80%而開發中國家碳排也要減少60%。已開發國家在2035年要達到電力碳排淨零,中國要在2040年達到同樣目標而其他開發中國家則要在2045年達到電力碳排淨零。

 已開發國家有何道德立場強迫開發中國家犧牲經濟發展跟著已開發國家「共襄盛舉」減碳? 


5 結語

 諾貝爾經濟獎得主,人稱氣候經濟學之父的耶魯大學教授諾德豪斯(Nordhaus )在巴黎協議通過時即指出全球溫升2度無法避免,即使2100年淨零排放都無比困難。今日先進國家提出的2050年淨零排放是極為不負責任,道德上也完全站不住的減碳目標。

 減碳抗暖無疑是一個全體人類必須面對的問題,執著於無法達成的目標有害無益。全球應認真思考提出真正可行的減碳策略與時程,台灣也應預作準備,放棄目前花上天文數字經費,亂槍打鳥但註定失敗的政策而思考何為台灣的無悔政策。

 

 

 

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