臺灣發展綠能產業的策略

黃得瑞/沙崙綠能科學城籌備辦公室主任,國立交通大學光電學院講座教授 

什麼是綠色能源?
綠色能源(Green Energy)可以說是對環境友善且低溫室氣體排放(或低二氧化碳排放)的潔凈能源(Clean Energy)。主要包括一般所謂的再生能源如太陽能、風力發電、生質能、地熱、海洋能及氫能等。根據國際上研究發電排碳量的觀點,每發電一度,用氫能、太陽能、風能等綠色能源或核能發電的排碳量約在25~60公克,燃煤發電每度的排碳量則近800~1000公克,燃油的發電每度的排碳量約600~750公克,燃天然氣發電每度的排碳量約400~500公克,所以太陽能、風能、水力發電、氫能及核能等一般是被列為低排碳的能源。就臺灣發展綠能產業的策略與價值觀,我們可由下列三個觀點—國家安全戰略、臺灣經濟發展、臺灣成為國際綠能強國可行性來分析探討,最後、筆者簡介所參與的沙崙綠能科學城計劃。



一、從國家安全戰略的綠能政策提升臺灣能源自主性:
因能源安全是國家發展與安全的核心,世界各國政府皆以國家安全戰略層級訂定其能源自主發展與因應政策,目前臺灣能源有近98%仰賴進口,對一個海島型的國家,如果能源燃料(煤、石油、天燃氣、鈾)來源因某些政治因素長時間受影響,臺灣將陷入高度危機中。另目前進口能源以化石原料為主,二氧化碳的排放嚴重,在環保意識高漲的情況,發展綠色能源已受到國際高度重視,因此臺灣未來能源政策的規劃需兼顧「無核」與「低碳」的需求,當然加速發展綠色能源以快速提升臺灣能源的自主性是當前急務。依政府規劃的綠能政策,臺灣在2018~2025年之間,需思考核一、二、三廠(發電瓦數總和為51.44億瓦)的6個機組如期分別停役時的電力缺口(每年發電約400億度),綠色能源如何順利補足?預計在2025年再生能源包括太陽能發電設置目標大於200 億瓦(年發電約 250億度);風力發電設置目標42億瓦(年發電約125億度);其他綠色能源(生質能、地熱、海洋能及氫能等)設置目標大於30億瓦(年發電大於157億度); 在太陽能與風力發電優先併網使用的原則下,總綠色能源年發電量約532億度,如果一切計劃順利,2025年要補足核一、二、三廠停機的發電量缺口不成問題,更重要的是臺灣具自主性綠色能源的年發電量將超過20%,從國家安全戰略的角度來看,具有劃時代意義。

二、藉綠能產業帶動臺灣經濟發展:
近兩年臺灣總體綠能產業的年產值約新臺幣5,000億元,其中最主要的太陽光電產業產量居全球第2大,太陽電池年產量達100億瓦(目前生產線未全力運作,因此產能大於100億瓦),約占當年全球供應量之20%。但是臺灣所生產的太陽電池逾95%外銷,而屬於太陽能發電系統及太陽能模組的產值不到8%,原因是過去8年政府非常不積極推動太陽能發電系統(裝置容量不到8億瓦),使臺灣的太陽能模組與系統產業基礎不強。其次是我國風電產業,我國陸域風力發電至2015年底已裝置風機達6.46億瓦,惟國內現有設置之陸域大型風力機組均屬於國外進口,臺灣大型風力機組製造能力尚未建立。另因陸域風機附近民眾對噪音有些疑慮或抗爭,使政府對建陸域風機採不積極發展態度。離岸風電產業方面,臺灣有世界最好的離岸風場,但2015年預計完成4架示範機組設置的承諾,至今仍未達成。以近兩年臺灣的太陽能與風電產業所面臨的問題,依前幾年對綠能的執行方式是不易達到目標。

目前新政府的綠色能源政策非常積極,訂出2025年綠色能源的總發電量將提升到的20%,以達非核家園的願景。從下圖一我們可看出新政府在2020/2025/2030的綠能目標比起前政府是有極大幅度的躍升,例如新政府在2025年的再生能源設置目標將調高至27,423 百萬瓦(MW),比起前政府設定的12,513百萬瓦是有極大的躍升。


新政府所設定的綠色能源發展的積極目標是否可行?至今仍有許多人抱持懷疑態度。民間綠能廠商的看法是:只要政府有決心,執行方法正確,此積極目標是可行的。我們可用下列不同的綠能產業的機會來探討:

1.太陽光電系統產業:
臺灣是全世界太陽能第二大產地,卻未充分用太陽能發電?如想在2025年裝置容量達200億瓦以上是否有可能?依臺灣土地現況的調查評估,臺灣地區太陽光電系統的安置除屋頂外,加上推動部分地層下陷及受汙染土地設置太陽光電系統,設置太陽能發電系統200億瓦絕不成問題,甚至未來有設置太陽能光電系統400~500億瓦的可能性。所以在不影響良田耕種的原則下,臺灣在未來10年可以加速太陽光電裝置容量,既符合廠商的期望,發揮臺灣綠能產業的優勢,又可快速提升能源自主性。如政府在2025年裝置容量達200億瓦以上,再從產業發展的角度來看,臺灣能快速建立很紮實的太陽能模組與系統產業基礎,也能培育許多中小型太陽能電廠營運管理的公司,十年200億瓦可能帶動的相關投資達新臺幣1.5兆元,並提供約8萬人就業機會,而此1.5兆元也是對臺灣GDP的貢獻。進一步可培養臺灣有更多的公司有能力承接國際太陽能電廠裝置與營運管理,將帶動極大的國際商機。

2.風力發電產業:
臺灣有世界最好的離岸風場,多處位於全球評比前10大優異風場的臺灣海峽均尚未利用,近8年的發展下,至今仍未建立離岸風機示範機組。因離岸風電產業的困難度較高,臺灣在缺乏基礎建設的情況下,由民間廠商主導發展可能面臨許多困難。希望新政府展現決心將發展離岸風電產業列為國家重大建設,由政府帶頭建置專用風電碼頭、有規劃性的輔導風場環評及獎勵國管企業等大公司建造海事工程所需工作船等。另在大型風力發電機方面,政府應積極扶植國內大企業與國際大廠談判合作,落實技術移轉,在臺灣建立風機組裝、及扇葉設計製作及零組件製造等,讓離岸風電的產業鏈在臺灣建立。短期以發電業的風場評估開發來領頭,帶動風電營運管理及服務,中長期則建立風電製造業的全面發展,帶動國內離岸風電產業的健全發展。根據筆者的估計,10年可能帶動的總投資約2兆元。後續於2026~2030年再建離岸風電60億瓦,則2030年總風電量達100億瓦,後續5年對GDP貢獻又有約2兆元,將成為臺灣非常重要的一項綠能產業。臺灣如能快速建立離岸風電產業能力,也有極大的機會承接國際離岸風電建置與營運管理,將帶動另一極大的國際商機。

3.太陽能與風電結合氫能的創新低碳綠能產業:
當2025年核一、二、三廠(共51.44億瓦)如期停役後,用太陽能與風電為主的綠色能源如何來補核電的缺口?家家戶戶的用電總量並非24小時一樣,有尖峰有離峰量。因此24小時不斷供電的量稱為「基載供電」,當尖峰用量增加時,必需隨時間啟動「尖載供電」隨時滿足電量需求。經常有人批評太陽能與風力發電無法24小時穩定供電,即太陽能、風能等則被認為是屬「尖載供電」的配角,無法成為24小時穩定的「基載供電」。筆者認為,以臺灣的情況,當太陽能與風力發電的發電量佔20%時,有效的智慧電網系統優先併網的機制下,無所謂的「尖載供電」問題,但是當太陽能與風力發電的發電量超過20%時,目前國際一些重視潔淨能源的國家德國、英國、丹麥及日本等正開始採取多餘的再生能源,如風能及太陽能等以電解水來產生氫氣儲存,即所謂的「Power to Gas」,再以氫能發電做「基載供電」。氫氣也可當作氫燃料電池車的能源,可取代石油成為未來低碳運輸的燃料。結合氫能,大幅提升太陽能與風力發電的可行性,應該能為臺灣帶動創新低碳綠能產業機會。
丹麥的綠能發展規劃預計在2050年全國能源100%採用綠色能源。而德國的綠能發展規劃,預計在2050年全國能源的60%及發電系統的80%採用綠色能源。其中有20~30%的太陽能與風力發電需用來電解水產氫儲存,再以氫能發電做「基載供電」或以氫氣用於氫燃料電池車使用。配合氫氣儲能技術,才能做如此大膽的規劃。臺灣的太陽能與離岸風電條件均比丹麥及德國好,德國也是最積極想進入「無核家園」的國家,丹麥及德國能,臺灣為什麼不能?臺灣在氫能經濟的發展方面,政府似乎不太重視。自從2014年12月日本豐田汽車公司推出世界第一台氫能車,到2015年初日本安倍首相公開宣示日本將成為全世界首先進入氫能社會(Hydrogen Society)的國家,使全球對氫能的發展又變為非常的積極,臺灣似乎才受到影響。氫能發電只排水氣,不排二氧化碳,是非常乾淨的能源,我覺得是臺灣應該更積極發展的方向。日本在氫能經濟的發展領先世界,日本對臺灣算是友善的國家,與日本進行積極的互動與合作,應該是可行的方向。

4.其他綠色能源如生質能、地熱、海洋能等的發展:
臺灣是海島型國家,發展綠色能源應全面性展開,將可運用的綠色能源充分發揮,如其他綠色能源包括生質能、地熱及海洋能等,我們希望在2025年的設置目標大於3 0億瓦(年發電大於157億度),在臺灣未來的電力供應也將提供相當的貢獻。生質能源指的就是由生物質(biomass),如黃豆、玉米所轉換而生的能源,包括生質酒精、生質柴油、合成氣、沼氣、廢棄物衍生燃料等。近年來很多國際研究單位從事培育微藻以淬取生質燃料的研究,如效率良好,也可能成為現有系統的替代能源就是生質酒精、生質柴油等生質能。生質能源用於發電者,多是將都市廢棄物,如家庭垃圾、農林廢棄物(廢木材)等轉為生質燃料做替代能源。

地熱方面,臺灣資源非常豐富,如許多溫泉區都具備地熱發展條件,臺灣應培養地熱地質探勘及應用的專家團隊,加速地熱產業發展,如10億瓦地熱將是一個上看千億的投資計畫,可提供臺灣相當程度的供電,應該是臺灣要積極發展的一項綠色能源,如臺灣的地熱發展的好,可將自己發展的技術與設備輸出到其他國家,拓展海外市場,潛力極大。臺灣四週環海,海洋能的資源豐富,可惜未充分利用。特別是臺灣東部面太平洋,水深浪大,在花蓮及臺東的沿海具有優良的條件發展洋流發電、溫差發電、波浪能等。當然要發展海洋能需具備一些海事工程的能力,如果臺灣在發展離岸風電的過程中能建立自主性的海事工能力,則臺灣的海洋能發展將指日可待。

三、發展臺灣成為國際綠能強國:
臺灣發展綠色能源產業應先以臺灣內需提振經濟,並建立厚實太陽光電、風力發電及氫能發電等各種綠色能源系統整合能力,進一步臺灣政府應有計畫性的協助整合臺灣廠商到友好國家建綠能園區,協助太陽光電、風力發電、地熱及氫能發電等各種綠色能源產業的廠商到這些友好國家設廠,政府並透過不同管道與當地政府及電力公司交涉,承接這些國家的太陽能電廠、風力發電、地熱發電、氫能發電及其他綠能電廠的建置及協助營運等,使臺灣綠色能源產業走向國際,達到「深耕臺灣、全球佈局」,對臺灣的綠色能源產業有很大的發展空間。

當然,會有人質疑有可能嗎?臺灣自己的電力及能源供應都還存在著許多問題,這時候談這些是否太早?我個人覺得只要及早積極規劃展開行動,就一定有成功機會。自2015年底的巴黎氣高峰會(COP21)後,全世界正更積極的在規劃推動綠色能源減碳,具有極大商機,臺灣有這個條件,當然要把握這個機會成為「國際綠能強國」。

臺灣的優勢在那裡?其實臺灣太陽光電產業的實力很強,己有少數廠商在國外建太陽光電場的經歷,但個別廠商在國外單打獨鬥是非常辛苦,因為大部分國家均將能源供應列為國家安全策略的一環,到國外建電廠不只與當地電力公司打交道,還要與當地政府有良好的互動,這方面台電公司與政府的駐外代表處將可扮演很重要的角色。以往政府的駐外代表表處加處的人員,是在做「內交」而不是做「外交」,希望政府駐外代強專業人力來拓展實質的產業經濟外交,特別在國外建電廠帶動台灣的才能讓能源產業這一部分,政府的駐外代表處必須扮演重要角色。臺灣的綠能「國家隊」的構想,在「新南向政策」中己開始提出發展綠能的想法,以太陽光電產業打前峰,如印尼、菲律賓等國部有佷太的太陽光電系統需求,應該很快就有明顯的成效。其他如印度及東南亞許多國家都有類似的需求,另外如中南美洲及中東等也有許多國家都有類似的需求,這些都是我們發展綠色能源產業走向國際的機會。使臺灣綠色能源產業走向國際,成為「國際綠能強國」,應該是臺灣發展綠色能源產業未來努力的目標。

總之,臺灣發展綠能產業的核心價值,從國家安全戰略與能源自主性角度,從創新科技產業帶動在地經濟發展的角度,從低碳無核家園以保障後代子孫的環境權的角度,及使臺灣成為「國際綠能強國」的角度,都將是臺灣未來永續發展的根本。政府為積極推動綠色能源,特別規劃成立沙崙綠能科學城,希望成為台灣綠能創新研發與示範的埸域,期望帶動臺灣整體綠能產業發展,使臺灣成為國際綠能強國。

四、成立沙崙綠能科學城,帶動臺灣創新綠能產業:
為因應綠色經濟時代的來臨,以及達成我國邁向非核家園的政策目標,政府將綠能科技產業列為「五加二」創新產業政策之一,將善用臺灣所具備發展綠能的利基,全力推動綠能產業發展以強化能源安全,創新綠色經濟並促進環境永續發展為目標。在行政院主導下,結合經濟部、科技部、原能會、臺南市政府及產學研能量,將臺南沙崙打造成綠能科學城,作為臺灣的綠能發展樞紐,以創能、節能、儲能和系統整合四大主軸,支持綠能研發及示範計畫,帶動臺灣綠能產業的全面發展。

沙崙綠能科學城於2016年11月6日由行政院林全院長主持啟動儀式,沙崙綠能科學城籌備辦公室正式展開運作,地方民眾與廠商等也展現了團結與全力支持的態度(圖二) 。籌備辦公室執行籌備範圍為綠能科學城之核心區的基礎建設與運作規劃,包括核心區域內之綠能科技聯合研究中心及綠能科技示範場域等,建立綠能科技展示及示範應用的綠色生活環境,提供國內外綠能研發技術及產業完整的測試、驗證及群聚綠能產業鏈的效益。透過產學研之上下游整合,以達成聯合研發中心及示範場域之如期完成及人員之進駐,預計三、五年後將有上千個綠能研發人員在此區域,參與創新綠能研發,並在沙崙建構完整示範驗證系統技術之方式,來推動各項研發技術之實用化及產業化。

「沙崙綠能科學城」將整合創能、節能、儲能及智慧系統等四大發展主軸,結合產、學、研能量,創建世界級的綠能科技綠用。透過綠能科技產學研鏈結、國際合作、技術盤點及招商引資等,以打造沙崙科學城成為我國綠能產業科技對外之櫥窗。另需與臺南市政府、中央研究院及臺糖公司協調,以與會展中心、中央研究院南部院區及高鐵臺南站周邊生活住宅區之規劃相互調和。台糖規劃具未來性「智慧綠能循環住宅園區」,包含住宅園區綠能、綠建築、智慧化等考量,並融入循環經濟概念,打造不同於傳統思維之智慧綠能循環住宅園區。希望沙崙綠能科學城在整體綠能生態的環境規劃下,運用智慧科技進行節電、節水技術,廣果太陽能光電系統、建構低碳運輸系統,打造「近零耗能」及生態低碳城市。

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