2014年4月22日 星期二

關於能源的種種迷思

Richard Muller 繼《給未來總統的物理課》之後,又在 2012 年出版了《給未來總統的能源課》[1]

這本書比上一本書更集中在能源議題,也包含了能源對環境污染的影響。它首先提的是福島核災、墨西哥灣漏油事件以及全球暖化與氣候變遷。好 Muller,先提負面影響。裏面很多的數據、預測與刻板印象截然相反。在書成之日,也就是距福島事件發生才一年多,福島地區附近很多地方的幅射值已低於美國的丹佛。像核島這麼嚴重災變會使一大塊地區變成長時間不能使用?恐怕這樣的說詞要重新檢討一下。因福島事件幅射外洩終將因而致死的,估計約一百人。這與 311地震及海嘯直接死亡的人數一萬五千人相比,連零頭都不到。而且這個數字放在每年因致癌而死的 20%人口之中,統計上完全不顯著。

對於燃媒發電,不只是全球暖化的問題。每年因燃煤空污 (主要是二氧化硫、汞、笑氣等懸浮粒子) 致死的人遠較歷來核電災難累計的死亡人數要多。這不是單單碳捕捉儲存就可以解決的事。而且燃炭在開採、運送的過程中還有另外的傷害。這期的 Economist「何其不幸,煤炭將成未來燃料」(The fuel of the future, unfortunately.) 為題 [2]其實這在科學界是人盡皆知的事,只是現在也轉移到較關注人文社會的群體之中。

書中當然討論了所有可能的替代方案,甚至包括冷融合。但每種方案都有其成本和限制。像氫電池表面上只產生水,是乾淨的燃料。但是氫是由水電解而來的,還是躲避不了發電的問題。而且這個過程有能量損耗,發電的污染還要乘一個乘數。又,氫每單位體積產生的能量遠不如石油,怎麼攜帶足夠的能量很費思量。

以美國的立場來看,天然氣加上碳捕捉是最佳方案。這主要的原因是因為美國頁岩氣的開採技術讓產量大增,成本下降,而美國蘊藏量甚豐。很可惜,這只適用於美國,不是台灣。台灣買天然氣發電,每千瓦成本仍遠高於煤及核電。看本書時要將此點時時放在心頭。

最令人一目瞭然的是書中 148 頁附表中的各種能源比較。每千瓦小時最便宜的是先進複循環 (advanced combined cycle),其實就是 Gas turbine 加廢熱運用,每單位成本為 0.063 USD。聽起來誘人,但那是美國,記住 Gas turbine 是用天然氣的。台灣的成本在數倍之上。比先進核能 (0.114 USD) 便宜的方案還有水力 (0.009 USD)、地熱 (0.102 USD) 與風力 (0.097 USD)。水力及地熱要靠老天恩賜。水力在台灣大概已無地方可下手,想想美濃水庫就知道了。地熱的能源密度極低,每平方公尺只有 0.1 瓦,連較貴的太陽能以最保守的方式估計尚且每平方公尺有 250 瓦,全世界適合地熱發電的地方一隻手就數完了。風力也是靠天賜,不能當基載電力,也有噪音及環保問題。離岸呢?成本驟升至 0.243 USD,這包括基座、維修及電力輸送所增加的成本。這個表是根據美國能源資訊局 (EIA, Energy Information Administration,能源部底下的一個組織) 2011 12 月發表的年度能源展望 [3] 。如果嫌資料不夠新,可以用 Annual Energy Outlook 2013 [4] 2014 的修正 [5] 的數字來替代,我相信數字是差不多的,這些年度展望中都展望到了 2035 年以後了。

有反油電雙漲的、有反核的、有反燃煤空污的、有反全球暖化的、有反建水庫的、有反風力發電的噪音及破壞景觀的。我什麼都不反,只希望有用的起的電可用,而此刻你也正在用電。有人說網路現在是基本人權,我希望這個基本人權能被維護下來。如果要反對什麼,我樂於聆聽可行的替代方案。


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