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李偉文 的專欄

一個虛幻的伊甸園?──再生能源發展的潛力與限制
2011/10/05
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股神巴菲特捐了三百多億美金給近二十年來一直是世界首富的比爾蓋茲,因為他說該把錢讓全世界最聰明的頭腦來運用。
 
每年,比爾蓋茲都會對來自全球影響力最大的企業家與最傑出的科學家發表演講。2010年2月,他演講時把全場燈都關掉,拿出一罐螢火蟲,大家看著在黑暗中閃閃發光的螢火蟲,比爾蓋茲呼籲:「我們需要能源奇蹟!」換句話說,全世界至今所有的科技與能源技術的發展,完全無法解決未來能源的需求。比爾蓋茲不禁焦急的說:「有些時候,我們可以坐等奇蹟發生,但這回,我們必須火力全開用盡辦法在很短的期限內,創造出奇蹟。」
 
的確,這些年來從各國政府到各企業,雖然都信誓旦旦尋找新技術與節約能源的措施,但是顯然尚未出現能夠完全取代化石燃料的關鍵性有效替代方案,不過這也表示,目前任何一點一滴現存的再生能源技術,必須更努力推動,以因應即將來臨的後石油時代。
 
從二十世紀末到二十一世紀初的社會,是人類有史以來物質文明最豐盛的時代,但是我們或許忽略了:這些舒適的設備與產品,與這個時代所有的科技奇蹟,都得歸功於石油能源本身以化石燃料為基礎的產品,甚至農業的綠色革命,從肥料、殺蟲劑、除草劑以及大規模種植的灌溉與運輸系統,都得依靠化石與燃料產品。
 
因為近百年,我們使用了來自數千萬到數億年來累積在化石燃料裡的能源,所以,我們能夠快速提昇了地球可以負載的人口數量。這些能源除了轉換成現代文明所需的一切東西之外,還幫我們抵禦了各種傳染病,因為公共衛生系統的營造,也需耗費大量物質與能源。
 
當然,有許多科技樂觀主義者會說,沒關係,在化石燃料用完之前,我們總會發明出更新更好用的科技;何況,現在不是已經有太陽能、風力等等再生能源嗎?
 
是的,在化石燃料還便宜時,我們必須傾全力發展再生能源,因為我們往往忘掉了,所有再生能源機具的生產──比如太陽能板所需的貴金屬或者風力發電機的鋼鐵──都必須依賴化石燃料去開採。當化石燃料不足時,這些再生能源發電設備機具的生產都會有困難,即便核能發電機組的營建與維護也必須靠化石燃料來支撐呢!
 
以下我們就將再生能源做個簡單介紹。
 
  (一)風力發電
 
目前風力發電的技術已經非常成熟,發電成本也比某些火力發電還便宜,甚至進入商業化大量設置的階段。不過在臺灣,風能的利用卻有很大的限制,因為不可預估的風大、風小與季節性因素,無法可靠地做為常態性供電,再加上臺灣地狹人稠,陸地面積有限,還有景觀及生態環保的限制,所以實質的能量替代性微不足道。即便各國非常看好,風力發電在全世界發電量占不到百分之二
 
另外就是製造這些設備,不管是鋼材、電池、電路版……等等,一切都需要靠化石燃料的採礦作業與工廠運作才能生產出。
 
  (二)太陽能
 
太陽能電池基本上是利用半導體做成,臺灣也是主要製造生產的地方,可惜目前太陽能的能量密度還是不夠,需要很大的面積才有辦法產生真正有效可以運用的能源。更麻煩的是,太陽能板使用矽來製造,需要大量的能源與水資源,同時薄膜技術要用到的碲,是全世界最稀有的金屬之一,再加上儲存太陽能的蓄電池也有壽命,在製造運輸過程也需耗費能源
 
換句話說,太陽能與風力發電面臨的問題都一樣,除非在化石燃料還買得到,還算便宜的時候儘速製造這些發電機組,否則等石油一貴,這些設備的生產也是不可能的。
 
  (三)水力發電
 
這是人類最古老的大規模發電方式,也是再生能源中技術最成熟的。在臺灣,水力發電的歷史有一百多年了,目前臺灣有四十多座水力發電廠,占臺電發電量的百分之十左右,不過大型水力發電都是水庫式電廠,建造時非常破壞生態環境,顯然臺灣也不可能再添加新的水庫。因此,單單水力發電也不足以解決未來的能源需求。
 
  (四)生質能
 
生質能指的是由生物產生的有機物質轉換成的能源,也包括廢棄物轉化再利用的能源。除了焚化廠焚化餘熱推動渦輪發電之外,廢水或動物排泄物產生的沼氣以及工業有機廢棄物,都可以算是生質能。不過,國際上為了大量生產以及生活上的實際使用,生質燃料來自於玉米提煉,可是當許多國家種玉米來做成酒精給汽車吃時,玉米價格高漲,讓窮人吃不起,這又形成另一種社會問題,甚至許多科學研究已經得出結論,用玉米來製造酒精,所有消耗的能量比產生的能源還多
 
  (五)地熱能與海洋能
 
地底的溫度會隨著深度而增加,當板塊斷裂地帶將地底的熱能傳到地表,利用這些蒸汽推動渦輪機而發電。可惜這些蒸汽通常帶有毒性氣體或溶有重金屬,再加上對設備的高度侵蝕,在臺灣目前完全沒有實質發電效用。
 
海洋能包括利用潮汐、波浪、海流、溫差來發電。可惜這些能量運用的技術尚未成熟,完全還在研究階段,即便發展出技術,恐怕也無法產生有意義的經濟效益。
 
從以上簡單的分析,我們得知:再生能源雖然是化石燃料用完後,維繫人類文明運轉的希望之所在,但是很顯然再生能源的發展也有非常大的限制。首先,我們必須探究的是,這個替代的能源是否可以生產出淨能源,因為我們必須先投入能源才能生產出能源,所以要計算生產的能源是不是大於投入的能源。
 
第二是除了能源投入之外,這個替代能源的生產需要哪些稀有的天然資源?可以支應多久,我們負擔得起嗎?
 
就像是核能發電在近年一再被提起,認為在後石油時代與二氧化碳排放的減量上,是具有優越條件的替代能源。可是,核能不能算再生能源,因為需要鈾燃料,容易開採的鈾,也只能支撐數十年而已。
 
而且,表面上看來核能發電成本相對來說成本較低,不過這是忽略了巨大的設計與建造、以及除役及核廢料處理的成本;若通通計算進去,核能就會變得極為昂貴,再加上核能的安全問題以及可能的毀滅性災難,甚至到今天,還沒有一個能讓人安心的解決方案。
 
何況,臺灣也不可能再有一座新的核電廠,除了沒有地方可以建造之外,即便真的要建造一座新的核電廠,從設計規劃到製造與營運,至少要十多年以上,也來不及因應後石油時代的需求。
 
臺灣幾乎沒有蘊藏化石燃料,扣除少量的水力與再生能源,百分之九十八的能源需求都必須從國外進口,當全世界面對石油匱乏,爭奪社會運轉不可或缺的能源時,我們二千三百萬人,能夠自給自足地在這沒有自產能源的小島上活下來嗎?
 
我們一定要趁著還有便宜石油,還買得到石油的時候,趕快建構一個低耗能的永續社會,任何結構性的轉變(從化石燃料轉成其他動力系統)不只需大量成本,以及一定的時間及制度法規,甚至生活型態的調整。我們的時間已經不多了,在「能源奇蹟」到來之前,我們一定要非常努力,任何可以節省一點一滴能源的努力都不可輕忽!
 
※本文轉載自作者部落格



作者》 李偉文

荒野保護協會創辦人之一,也是一位牙醫師.作家.環保志工。專欄見於各類報章雜誌,亦出版許多著作。

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