2021-02-18|作者:Paolo d’Aprile et al./編譯:CSRone 戴辰軒

歐盟如何以零成本達成淨零?聽聽麥肯錫怎麼說…

在2019年12月,歐盟執委會曾經提出一項雄心萬丈的宣告,期許歐盟能在2050年前實現「氣候中和」(climate-neutral),也就是要達成「溫室氣體零排放」的目標。不過,該雄心萬丈的提案並未說明歐盟各個產業與成員國,應該貢獻多少減排的比例;更未說明減少排放量或實現這些目標需要多少成本。

因此,國際專業諮詢公司麥肯錫於2020年12月3日嘗試從「產業」、「區域」、「技術」、「能源」和「土地利用」等4個層面,建議一套「最適成本」 (cost-optimal) 的途徑,以幫助歐盟實現「淨零排放」的目標。本報告就是針對這些可能的層面、探究其成本與經濟效益,以發掘出一套最佳途徑。

現況:歐盟碳排主要來自交通、工業、能源、建築、農業

歐盟排放的溫室氣體主要來自五個產業:交通運輸28%、工業26%、能源23%、建築13%,和農業13%(圖1)。在各產業中,最大的溫室氣體排放源是化石燃料的焚燒,佔總排放量的80%。


(圖1:碳排放量產業類別一覽表/圖片來源:麥肯錫

一、產業層面:脫碳與科技成熟度、供應鏈規模化密切相關

實現淨零排放將需要產業間共同且持續的努力,但各產業達標的速度略有差異(圖2)。以我們提出的方法為前提,各產業將按以下順序達到其減排目標:


(圖2:在成本最適路徑下,各產業的減排量/圖片來源:麥肯錫

第一:能源業
由於風力和太陽能發電技術已可大規模使用,因此「能源業」將是脫碳速度最快、能在2040年中期將淨排放量降至零的產業。在其他產業轉向電力和綠色氫能(green hydrogen,即採用再生能源發電、利用電解水產製的氫)的使用、要求再生能源的生產和儲存量急速擴張的情況下,各界對能源的需求量將增加一倍。

第二:交通運輸業
交通運輸業將在2045年達到氣候中和。電動車已進入產品生命週期的早期採用階段,但是要完善從開採電池原物料,到組裝電動車的供應鏈,支應100%轉換到電動車銷售市場,大約還需要10年的時間。一旦此事實現,便可快速減少排放。至於,飛機和船運因為其載量過大且航程過遠,以至於無法仰賴電池供電。它們必須選擇生物燃料、氨氣或合成燃料等更昂貴的解決方案。

第三:建築業
雖然建築物脫碳所需的技術大多已可取用,但要把歐盟的建築群整體翻新,將會是一項艱難的任務。未來使用再生能源的建築比例,將從目前的35%提高到100%,建築物中的天然氣使用量也需要減少一半以上。整體而言,建築產業將在2040年晚期達到淨零目標。

第四:工業
要達到脫碳目標,工業會是最昂貴的產業。工業需要一些仍在開發中的技術的協助,才可能在2050年達到淨零目標。即使到那時,該產業仍將繼續在廢棄物管理和重工業等活動中產生一些剩餘排放,而這必須予以抵消(offset)。

第五:農業
採用更有效的耕作方式,可以減少農業排放。但這是迄今為止最難減少排放的產業,因為農業一半以上的排放量來自飼養牲畜用的糧食,如果不對肉類消費或技術突破做出重大改變,就無法減少排放。像工業一樣,我們的成本最適方法需要用其他產業的負排放量來抵消農業排放量,並增加自然碳匯(natural carbon sinks,即能夠無限期累積及儲存碳化合物的天然或人工倉庫)。

二、區域層面:「合作行動」是降低轉型成本的關鍵

我們看到有4項地理因素,足以決定每個國家減少排放的難易程度,以及哪種脫碳措施最能符合成本效益。這4項地理因素為:「當地氣候」、「二氧化碳儲存機會」、「當地農業作為」,以及「可以用於造林、風力發電和太陽能發電廠的土地」。例如:北部歐盟國家風大,將可比南部國家增加30%到60%的陸上發電的效益,南方國家日照多,則每年可從約1,000多小時的日照中受益。

在成本最適路徑中,歐盟成員國將應該探討如何以合作行動的方式來實踐氣候目標。如此一來,它們可以集中優勢、降低過渡成本。例如:擁有更多太陽能或「自然碳匯」 (natural carbon sinks, 指能夠儲存碳化合物的天然森林、土壤、海洋、凍土等)的國家,就可以幫助其他國家使用「碳捕捉與封存」(Carbon capture and storage, CCS)技術,以更低的成本來抵消其排放量。如果成員國追求單獨減排目標,而不是追求總體減排目標,那麼過渡成本將會在每噸二氧化碳當量中增加約25歐元。

三、技術層面:加速科技技術創新最重要

到2030年,「大規模電氣化」和「能源效率提升」,將使歐盟實現64%的碳減排目標(其中電氣化效率提升47%、能源效率提升17%)(圖3)。來自買方的作為和循環經濟,將使碳排放量再減少15%。氫能也將可以有助於減碳13%。其他部分則來自: 增加使用「生物質」(biomass,能夠當做燃料或者工業原料,活著或剛死去的有機物)、改變土地利用,以及其他創新作為。


(圖3:與1997年相比,歐盟27國的溫室氣體減量分布/圖片來源:麥肯錫)

到2040年,「電氣化」將到達它們最大的吸收量,而其他減排措施將成為焦點。到2050年,藉由將化石燃料電氣化,可以減少歐盟總排放量的45%。透過使用氫能、生物質和CCS,將消除另外30%的排放量。

從現在到2030年,透過加速採用成熟階段和採用早期研發階段的創新技術,歐盟將實現75%的減排目標。例如:建築業的熱泵、工業中的熱電聯產(heat cascading)製程技術,和交通運輸業的電動車。

到2050年,這些成熟的技術將達到最大的市場滲透率,並為達成「氣候中和」貢獻出60%減排量。至於,那些已經被驗證但尚未成熟的技術(如:探捕捉儲存CCS),則將在2030年後迅速規模化,排放量可再減少25%至30%。以及,那些仍在研發中的解決方案(例如:直接從空氣捕獲碳),則被期待貢獻出減少剩餘的10%到15%排放。

以目前而言,使用已臻於成熟期的技術,和採取用早期階段的技術,固然可以減少大多數的排放;然而,持續的創新和規模化的效應,對於降低過渡成本而言,仍然十分重要。例如:「太陽能板」由於不斷創新和工業化生產,已經變得越來越便宜。在未來的20年內,「電動車」和「電解槽」也將達到類似的降價成果。

四、能源層面:再生能源將成為轉型的引擎

今日,歐盟主要能源需求的75%來自石化燃料。在成本最適的途徑上,到2030年大部分的煤炭消耗將逐漸被排除,直到2050年石油和天然氣消耗,將降至10%以下。

到2050年,主要能源需求的80%以上將來自再生能源,而75%的再生能源將直接作為電力使用。另外有25%的燃料將轉化為綠色氫能,以替代鋼鐵生產、長途貨運、航空和運輸等行業中的化石燃料。能源產業將成為歐盟能源系統的轉型的引擎,創建再生能源並導入其他產業。

要滿足此再生能源需求,到2050年需要將太陽能容量從每年20吉瓦(GW)增加到50 GW、將風力從每年15 GW增加到每年30 GW。歐盟還須在2030年以前強化其電網連結,並將其電池儲存量增加到25 GW、在2050年增加到150 GW以上。

五、土地使用層面:重整土地使用方式以達成淨零

歐盟要達成「氣候中和」目標,必須增加自然「碳吸存」(carbon sequestration)的容量,以抵消(難以消除的)碳殘留排放。並且擴大生產製造永續性的生質能源,尤其是針對交通運輸和工業的使用。我們預估,歐盟的自然「碳吸存」每年可以增加到350兆噸,這主要是透過將1200萬公頃 (Mha)的土地重新造林、提高農產效率來達成。另外,歐盟目前有6200萬公頃 (Mha) 的土地是處於未使用或者是棄置中,缺乏高度生物多樣性價值,其中約3000萬(Mha)(45%至50%)將用於生質能源的生產。

預期:「脫碳歐盟」為社會和經濟帶來巨大影響

為了達到淨零目標,在未來的30年之間歐盟需要在「潔淨技術」 (clean technologies)項目投資約高達28兆歐元。

而這些投資中,約有23兆歐元(平均每年約8兆歐元)是原本要投入碳密集項目的資金。這個數字約是歐盟目前年度資本投資的25%,或者是等於當前歐盟GDP的4%。以及,歐盟的利害關係人還將會額外投入5.4兆歐元 (每年平均1.8兆歐元)用於「潔淨科技」。

在這5.4兆歐元中,約有1.5兆歐元將投資於「建築業」(29%)、1.8兆歐元將用於「能源業」(33%)、4,100億歐元將用於「工業」(8%)、760億歐元將用於「農業」(約1%),以及320億歐元投入「交通運輸業」(不到1%)。同時,其中約有1.5兆歐元(28%)將用於建設基礎設施,以改善所有部門的能源傳遞和分配。

採用「潔淨技術」勢必需要挹注額外的資金(圖4),不過最終仍將有利於降低營運成本。從2021年到2050年,歐盟每年總系統運營成本,將平均節省1300億歐元。到2050年,這些措施將使每年的總系統運營支出減少2600億歐元,佔當前歐盟GDP的1.5%以上。這些省下來的錢將大部分來自於交通運輸產業。


(圖4:歐盟為達到氣候中和目標,於各產業的總資本支出/圖片來源:麥肯錫

影響一、資本流動:過半投資需要「目的」介入與引導

歐盟在未來30年之間,如果缺乏「目的性」的介入與引導,企業和消費者可能會做出與「成本最適途徑」(cost-optimal pathway)相對立的決策行動。進而導致28兆歐元的投資中,會有一半無法被導引至正確的方向。這可能是源於對資金成本的考量,抑或者是源於利害關係人未從長期利益的角度做思考。例如:購車者通常更關心眼前的「購買價格」,而不是「持有總成本」。

根據我們的估計,在工業領域中有95%的資本支出,未積極投入正面商業績效項目。在建築業中,這個數字是85%;能源業是46%;交通運輸業是36%;農業則是11%。

這些投資將需要人為的介入與引導,尤其是在減碳成本較高的產業中。介入與引導的措施則包括:
1.    直接財務介入(Direct financing interventions)
透過像是「碳差異合約」(carbon contracts for difference, CfD)和政府「電力收購制度」(feed-in-tariff, FIT)等這種直接公共財務介入的作法,我們預估到2050年這些直接財務介入的措施,可以彌合個別利害關係人未投入資金於正確的方向之落差,這金額可高達4.9兆歐元。

2.    碳定價或碳交易系統等價格措施
「碳定價」或「排放權交易」模式,也可以鼓勵各個利害關係人致力於減少碳排放。若將目前已經統計出來的碳排總量為40%的基礎數值來看,再以每噸二氧化碳50歐元碳價來計算,我們預估到2050年可額外釋放出21%的資金需求。若再以每噸二氧化碳100歐元碳價計算,則可以額外釋放出10%的資金需求。這些資金足以支持基礎設施或正面投資項目所需要的資本支出80%以上。其次,剩餘的資金缺口,就需要每噸二氧化碳當量的碳價格訂於超過100歐元,才能創造出積極的投資效應。

3.    致力於商業「去風險化」,引導長期投資行動
以及,我們也建議可以透過「降低投資風險」,和「增加房屋抵押品的隔熱保溫成本」(insulation costs)等,這些新的融資模式來籌措資金。此做法有助於把更多長期投資者,引導入那些原本由短期決策所主導的市場中。相較於總資本金額,長期投資者比個別利害關係人,更能預見高出10%可能的成功商業模式。其他的資本市場創新措施,例如:資產擔保證券(asset-backed securities)、公用事業和公司購電協議、政府獎勵措施以及風險保證等,也可以降低投入資金的成本。

影響二、對家庭的影響:中低收入戶將減少生活開銷

我們預估,如果現在的消費模式未改變,而成本增加和脫碳節省下來的費用,直接由消費者受惠;那麼在一個「氣候中和」的歐盟國家中,一個普通家庭的總生活成本將與今天的支出金額是相同的。「能源」和「冷暖氣」的費用將更低,「移動支出」也變得更能負擔得起,而「食品」和「渡假機票」的成本將增加。中低收入戶的生活開銷將略為下降,而高收入者的成本則不會有明顯變化。

影響三、增加500萬新工作,但勞工須學習新技能

我們預估,轉型到「淨零」期間,將會創造出約1100萬個工作,同時消除600萬個工作,也就是淨增加500萬個工作機會。這些新的工作產業別與職缺數量,分別是: 再生能源154萬、農業113萬、建築業110萬。例如:在建築產業,歐盟將需要110萬個建築人員,他們擅長改造房屋使隔熱性更高,並提供安裝綠色供暖和烹飪系統設施之服務。

儘管歐盟各國情況各異,其工作職務代換程度和速度不同,但絕大多數地區都可以看到「淨零」工作機會的增加。

根據我們估計,要達到「淨零排放」目標,歐盟可能需要針對多達1800萬的勞工進行再職業訓練。尤其是針對那些目前尚未產生的工作職缺(到2050年預計將近會有340萬),以及那些在過渡時期消失的工作職缺(到2050年將達到210萬)。

部分新的工作職缺,仍將會需要即將消失的職缺過往所嫻熟的工作技能。例如:石油和天然氣工程師可以過渡到「碳捕捉和儲存」(CCS)行業。以及,也可讓年齡大的煤炭開採勞動者從崗位上退休,則可以減少工作轉換和再訓練的次數。

影響四、歐盟藉脫碳達成「能源獨立」,創造新的風險和機會

我們認為,歐盟可以透過追求「脫碳」目標,有效地實現「能源獨立」願景。在2020年至2050年之間,「石油、天然氣和煤炭」的需求,將從43焦耳降至6焦耳,也就是下降了80%,並將減少2/3的化石燃料貿易逆差。

儘管歐盟將不再依賴進口化石燃料,但卻有可能會轉而依賴進口的「零排放經濟」之技術。例如:目前全球的太陽能電板,主要輸入到歐盟,但應用在電池的「鈷」和電解器的「銥」等關鍵原物料,則仍仰賴少數供應者。

歐盟朝向「淨零排放」科技轉型的趨勢,也將會形成動態性競爭(competitive dynamics)以及生產地點移動的結果。而根據此變化做出的調整,可能會對歐盟部分經濟造成威脅,但也能創造出新機會。例如:到2050年時,歐盟每年將因出口熱泵、電爐、電解槽和零排放農業技術,將帶來超過500億歐元的經濟效益。

結論:調整5心態3行動,達成歐盟氣候目標

脫碳的做法清楚如上所述,然而要實現歐盟氣候目標,仍必須採取果斷的行動。所有的利害關係人需要改變5種心態3項行動,才能加速轉型。

改變一、將消費投資導向「零碳」新常態
消費者和企業領導者需要做出眾所期待的決策、支持零淨目標,而不是像社會和企業過往如舊般的運作方式。

改變二、政府必須建立穩固的政策框架和法規監理環境
脫碳成功與否,取決於政府領導者是否有足夠的企圖心,建立並實現減排目標的監理架構,而非單純地片面增加政策項目罷了。這將提供穩定的計劃和投資信號,激勵低碳技術和商業模式的發展。

改變三、鼓勵產業做積極正向的動態調整
那些願意主動積極支持改革,並願意承諾透過共同合作來克服困難的企業領導者,將會比那些只擔心產業或企業缺失的領導人,更加醒目與重要。

改變四、動員更多綠色資本和投資
邁向「淨零」目標,將需要有更多的公共與私人資金,投注在成熟的商業基礎建設以及商業化前期(pre-commercial)技術的投資。投資者倡議ESG投資,並強力要求企業揭露與量化其氣候風險和碳排放,這也將有所助益。

改變五、依據學習曲線,加速創新「淨零」技術
我們認為,對於困難減排的領域,若要達成其「淨零」技術的突破,並加快其邁向市場化的發展,亟需要公共和私人部門的持續不斷投資。而邁向市場化也將會讓企業領導者和政策制定者,更願意採用新技術。

成功的脫碳,需要有效運用「零淨」技術,並進行「規模化」。從早期階段的「研發」和「概念驗證」,到「提早部署」和「建構商業競爭力」,任何一項技術的發展旅程,都與複雜的利害關係人系統以及這項模式所獲得的支持程度,息息相關。「加速創新」(accelerated innovation)是其中的關鍵,至於「商業測試」(commercial pilots)和掌握「規模化效應」(scale effects),則對於能否降低成本,至關緊要。

若想在2050年之前實現淨零排放,歐盟利害關係人需要立即採取3項行動:

行動一、快速擴展具有成本競爭力的技術和商業模式,立即減少碳排
加速擴大已經處於成熟期或早期採用階段「零排放」技術之規模,對於實現短期的減排目標而言十分重要。包括:太陽能、風能、電動汽車和充電基礎設施、更具效率的建築物隔熱設備、社區供熱系統等。

行動二、加速下一代技術的發展,並投資能夠於2030年後減少排放的基礎設施
為了促進「產業創新」,運用於部署早期技術的資金機制,應該彼此積極合作。例如,政策制定者可以利用二氧化碳和氫的「價格下限」(price floor),建立規範明確性(regulatory certainty),為像是碳和氫管線等重要基礎設施,籌措資金。

行動三、投資研發和負排放,以縮小現今與2050年淨零目標的差距
增加公私領域對「淨零」科技研發的投資,以降低像是「空氣直接採集技術」 (direct air capture technologies)等新技術的成本。這樣的投資對於實現淨零排放來說,非常重要。透過例如:重新造林的方式,重新規劃土地利用,以強化「負排放」的投資也是必要之舉。立法者也可以開始透過立法,為每個產業創造實現「淨零」排放的順暢快速滑行路徑(glide path)。例如:目前已在運輸產業充分發揮此功能的汽車排放標準。

正如本研究所示,歐盟可以在不損及目前經濟繁榮的前提下,實現其「淨零」排放的目標。過去幾十年來的倡議與進展,使得歐盟距離「氣候中和」的目標越來越近。利用即將到來的10年打造堅實的基礎,對於實現此一目標,將會是最重要的關鍵布局。

 

(核稿:Amy Lin)

 

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資料來源:How the European Union could achieve net-zero emissions at net-zero cost
圖片來源:Christian Lue 


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