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比利時荷語區工業技術研究院(VITO)發表因應後COVID時代能源體系的挑戰與契機立場宣言

摘要

(2020)年爆發的COVID-19疫情重創全球許多領域,能源體系也難以倖免。比利時荷語區工業技術研究院VITO為歐洲重要的大型技術與創新研發中心,長期和比利時荷語區政府與科技機構協作開發能源、環境和材料等領域的創新產品。VITO在觀察分析COVID-19疫情為能源體系所帶來的短期和長期影響,並盤整當前科研和法制規範面向所臨的難題之後發表「後COVID時代能源體系的挑戰與契機」的立場宣言,指出未來的經濟復甦計畫,治理者對能源體系統的治理關鍵,是同時找出有效使用現有資源並可永續使用的遠見策略。VITO尤其要克服電力體系中的當前技術瓶頸,要在電力調配的靈活度、儲能與市場機制等面向尋求突破,並制訂出有科學根據的長期經濟投資策略,支持產業永續化和創新計畫。

 

本文:

比利時荷語區工業技術研究院VITO為歐洲重要的大型技術與創新研發中心。VITO在觀察分析COVID-19疫情為能源體系所帶來的短期和長期影響,盤整當前科研和法制規範面向所臨的難題後,發表因應「後COVID時代能源體系的挑戰與契機」的立場宣言,指出未來的經濟復甦計畫,是對能源體系統的治理,找出有效使用現有資源並可永續使用的遠見策略。VITO尤其要克服電力體系中的當前技術瓶頸,要在電力調配的靈活度、儲能與市場機制等面向尋求突破,並制訂出有科學根據的長期經濟投資策略,支持產業永續化和創新計畫。

 

挑戰:歐盟的2025年「氣候中和」目標

歐盟執委會在2019年底公布綠色新政」,立下挑戰2025年「氣候中和」(Climate Neutrality)歐洲的願景。但是隨後爆發的COVID-19疫情朵帶來的嚴重衝擊,讓綠色新政」願景目標的達成,面臨更大的挑戰。

 

據國際能源總署International Energy Agency, IEA預估,由於COVID-19疫情的爆發與持續,將使2020年全球CO2排放量下降8%洽巧符合與2050氣候目標每年CO2排放的期待減少量。但是,經濟封鎖絕非達成「氣候中和」目標的方法而是要有滿足能源需求的永續科技方案、胸有成竹的能源轉型投資,伴隨永續轉型而來的難得時機等多重因素聚合,才能達成這個氣候目標。

 

「再生能源的投資腳步可能暫時趨緩,但絕不會停滯。」

IEA也預估再生能源的投資腳步會在2020年趨緩,新增發電量將較去年下降約13%。因此,後COVID-19時代經濟復甦計畫的最大挑戰,是能源體系治理者處理如何有效運用資源,同時找出永續發展的策略。

 

COVID-19時代危機:,正是擴大未來再生能源發電的契機。」

由於COVID-19疫情緣故,短期能源的需求暫時下降,又在風力和太陽能發電供應充足的情況下,導致再生能源發電比例較以往顯著提升的短暫現象。例如,相較於往年,比利時今年電力需求明顯下降,發電量則相對顯著提高。同時讓其中再生能源佔總發電量的比例達到20%,甚至出現負價電費,讓民眾因節省能源而獲利。未來再生能源的相對比例預計還會因生產成本降低以及積極達成氣候目標的雙重鼓勵之下,大幅提升。在2030年發電成本最佳化的虛擬情境下,比利時半數以上的總發電量將由再生能源生產。

 

展望:靈活、儲能和嶄新的市場模式

有鑑於能源需求降低和生產過剩,一種新的市場機制需相應而生,以能源需求對應儲電量來平衡需求和生產,透過管制架構使消費者隨時間彈性調整用電量,其有賴於以數位電表協助改善用電記錄,使電能運用更為靈活,並制定一個經過計算且有科學根據的長期計畫來支持決策,確保整體能源系統(電力、天然氣和石油)和產業的永續性、可靠性和競爭力。

 

「能源使用時機之重要性將日漸取代能源使用量。」

電池雖適合短期儲存能量,但因能源含量太少而無法應用在長期儲能。若將電能轉為熱能可延長能量儲存時間,其有賴於第四代區域供熱系統來滿足供熱需求,通過智慧供熱網路協助永續能源系統發展。除靈活度和儲能性之外,不同的市場機制如地區能源交換、彈性系統和儲能機制應大規模試行。

 

案例:共乘電動汽車之智慧充電系統

目前電動引擎的效率已達燃油引擎的4倍以上,因此電動汽車明顯改善了終端能源消耗、溫室氣體排放和地區空氣品質。不過大量共乘電動汽車同時要充電的尖峰時段會造成電量供應與配電的問題,智慧充電系統便在可此派上用場。比利時預計在2030年生產逾50萬輛電動汽車來達到共乘汽車電氣化的目標。如在日光充足時,將誘導利用中午當地光伏發電尖峰時段來充電;而多雲的陰天,則可在全時段分散進行,避開尖峰需求。

 

氫能-能源系統的未來願景

氫能按其不同生產過程分為:「灰色氫」、「藍色氫」和「綠色氫」。最常見的產氫方式為利用蒸氣裂解甲烷(CH4)產生「灰色氫」,並且會釋出二氧化碳。此產氫過程中80%90%的二氧化碳可以捕捉起來,再從當中獲取「藍色氫」。目前面臨的挑戰是如何提高二氧化碳的捕捉率以及如何減低儲存固態二氧化碳設施的高額成本。「灰色氫」則在發電過程可達碳中和,並由電解純水(H2O)產生的「綠色氫」稍能減少碳排放。

 

「未來十年,恐怕沒有足夠的碳中和電量,用來普及「綠色氫」應用。」

理論上,氫能的應用性非常廣泛,如運輸、室內供熱系統。但在實際應用層面,則仍有許多其他因素,如能源傳輸過程中的能量損失以及碳中和電能的可行性。由於「綠色氫」的製造和電氣化,會牽動工業耗電量的上揚,還要影響到鄰國荷蘭和德國的產業群聚的電網電量配置。比利時需要建構更好的電力傳輸系統及生產/儲存化學物質的氣體燃料(天然氣、氫氣)管道,若善用其海港的優勢,有望成為西北歐的能量轉運中心。

 

「縝密長期願景計畫支持創新和能源設備的投資政策。」

 

永續復甦,決策者該怎麼做?

歐盟會員國都正在協助受COVID-19重創的行業,快速重啟振興,但往往忽略可將經濟振興方案與歐盟氣候中和目標掛勾。目前多個歐洲國家已經意識到了投資能源設備的長期永續性和未來潛力的重要,決定進一步支持能源轉型計畫,代表歐洲決策者已將永續投資融入為減緩COVID-19經濟衝擊的配套。

 

歐盟執委會已宣布要在綠色新政」為主軸的整合型經濟振興方案中投入每公斤1000歐元(1000G €的雄心方案,著重可更新、再生能、氫能、氣候友善運輸和循環經濟。不僅要藉此維持短期經濟運作,更要創新建立長期經濟價值。而且還要有一個精算過,且有科學根據的長期計畫,確保整體能源系統(電力、天然氣和石油)和產業的永續性、可靠性和競爭力。

 

總言之,全球COVID-19疫情在短期暴露出能源體系的困境和投資面的挑戰。後COVID-19時代的經濟衝擊將考驗決策者能否對未來做出明智和永續的決定。為此,各國政府應促進產業永續化和支持高風險但具創新潛力的計畫,尤其是有較長回本期的基礎設備投資,要有確切推進時程表,才能漸進達陣。

 

關鍵字詞:再生能源、智慧充電系統、氫能

 

 

特約編輯:方禹

 

參考資料:https://vito.be/en/news/position-paper-post-covid-recovery-challenges-and-opportunities-energy-system

https://www.gasunie.nl/en/news/gasunie-checks-in-with-the-market-on-hydrogen-infrastructure

https://ec.europa.eu/clima/policies/strategies/2050_en

 

更新日期 : 2020/10/03