2021-09-07 | 作者:DNV / 編譯:Amy Lin

DNV最新報告:能源轉型8大關鍵趨勢全揭露!

全球權威管理系統驗證機構挪威立恩威集團(DNV GL)於2021年9月1日發表其第5冊《DNV 2021年能源轉型展望》報告(Energy Transition Outlook 2021),其對全球減碳進度表示憂慮。內容指出,即使從今天開始採用綠電,人類仍然無法達成2050年淨零碳排的目標。該份報告也明確點出結論:全球需要以更快的速度,引進更多直接和間接的綠色電力,精進更多氫氣科技、生質燃料、碳捕獲和儲存科技。本文摘譯報告8項關鍵趨勢如後,以饗讀者。

關鍵一、減排、降溫成效不佳,《巴黎協議》目標恐難達成

DNV報告指出,目前我們距離巴黎協議的目標,相距甚遠。全球與能源污染高度相關的二氧化碳排放量,若以2019年為基準,則到2030年可能只下降 9%,到2050年也僅下降45% 而已。這個情況與巴黎協議所設定的「到2030年實現溫室氣體排放量減半;到2050年實現將全球暖化升溫控制在 1.5˚ C內」的目標,距離甚為遙遠。同時,報告預估到本世紀末2100年,全球平均氣溫將升溫 2.3˚ C

關鍵二、電氣化領軍能源轉型,推估未來30年需求比例翻倍成長 

電氣化(Electrification)是迄今為止能源轉型中最興旺的發展元素。在未來30年內,電力在全球最終能源需求中所占的比例將翻倍成長,預估將從目前的19% 增加到38%,其中最主要的是靠太陽能和風能。

在各國政府與企業組織積極推動、發展下,目前全球「太陽能」和「風能」普遍都已成為最便宜的新能源形式。預估在10年之內,其價格也將比現在的火力發電來得更為便宜。 2050 年,太陽能風能將占再生能源發電可併網容量的69%,而化石能源僅占13%這些新型態能源的連結、存儲和需求,將成為脫碳電力系統的關鍵資產。

在市場需求方面,歐洲、中國、美國的電動汽車使用量正迅速攀升。電池和充電基礎設施,將會因為政府的獎勵措施、成本降低、技術改進得以快速擴張。而推測至2032 年,全球銷售的所有新客乘車輛,將有一半是電動車。然而,這也將為各國基礎設施帶來轉型與建置挑戰,亦有部分地區恐面臨轉型進度的延滯落後。

關鍵三、「提升能源效率」仍是轉型關鍵

盤點過往的獎勵措施會發現,現行過於分散、缺乏長期的思考和制度,導致能源效率無法提升。為此,該份報告指出,「提升能源效率」仍是目前能源轉型的核心,也是對抗氣候變遷的最佳利器,建議政府和企業應該以此為第一考量要務,未來更必須積極推動行業標準和法規,以確保有效運用能源。

報告預測,未來30年之間能源密集度(Energy intensity)(指創造每1美元 GDP的能源效率單位)平均每年將升高到 2.4%/yr,此數值在過去 20 年的平均為 1.7%/yr在這之中,大多數的能源效率提升與電氣化有關,其餘則來自最終使用端的效率改進,例如:避免使用行為造成能源浪費。而最大的能源效率提升則來自於運輸業;製造業、建築業這兩個行業,能源效率也有顯著的提升。

報告並推估,未來30年人口約增長22%,全球經濟約增長111%。總體能源效率的提升,將使得全球能源需求呈現平穩態勢。從2019年到2035年,全球能源需求將僅增長8%,此後未來 15 年基本持平。

關鍵四、化石燃料逐漸淡出市場,但2050年能源結構仍占比50%

報告指出,過去幾十年來,化石燃料在全球能源結構的占比約80%。到2050年化石燃料占比將逐漸減少至50%。不過,化石燃料仍會在能源結構中占有將近一半的比例,這說明了即使脫碳時代,化石燃料依然有其存在性。

化石燃料中,推估煤炭使用量下降得最快,到2050年下降62%石油使用量相對地保持平穩,直到 2025 年才開始穩步下降,到2050年會比當前下降約一半左右。而「天然氣」使用量將在未來10年增長,然後在15年期間保持平穩2050天然氣將超越石油,占全球能源供應的24%,成為最大的能源。

另一方面,由現今狀況推測,碳捕獲與封存(CCS)的技術,依舊會發展得非常緩慢,其主因是成本過高,故至2050年恐將只減少3.6%的化石燃料碳排放量。

關鍵五、為COVID-19付出巨額金錢,卻未掌握綠色轉型機會 

新冠肺炎期間,透過全球相互支援,以及部分政府所頒佈的措施,有效地減緩了病毒的傳播與重症致死率,彰顯出國家和全球行動的有效性。然而,類似的積極措施和巨額經費支出,卻尚未應用於正在發生的全球氣候危機項目上。

過去20個月,全球支出經費高達數兆美元,主要是用於緊急醫療或紓困措施,例如:工資補貼和重建原有的經濟模式。新冠肺炎危機所帶來的朝向綠色生產、運輸和經濟活動的機會,卻未被充分掌握。一如DNV在去年報告中所言「COVID-19之後的經濟刺激計劃,很可能減緩了綠色轉型的速度。」除了少數明顯的例子(例如:歐盟)之外,其他各國政府並未將刺激復甦的經費,導向脫碳轉型。

受到新冠肺炎的影響,2020年全球二氧化碳和溫室氣體排放量下降了6%,然而

該年度碳排放量下降,是基於全球大幅減少經濟活動,而非更新能源系統。整體觀察而言,綠色轉型步伐並未因疫情加速,反倒是失去了一次絕佳轉型機會。

關鍵六、波動性、低電價不再是綠色電力的阻礙

傳統的火力發電之基礎設施,與再生能源(例如:太陽能、風能)無法充分相容,因為再生能源具有能源製造的波動性、變化性之特性。

然而,隨著再生能源的成本大幅下降、政府對再生能源建設的支持、碳定價機制的運作等趨勢,最終將使再生能源成為主導發電的地位。未來30年,全球將投資12兆美元用於建設更大的電網,並通過電網互聯、儲能和媒合電力需求等技術,解決太陽能和風能的波動性,使電力更趨穩定。

太陽能和風能的電力成本,也將持續降低。通過大規模的電氣化基礎設施,以及間接性的power-to-X、電網連結、電力儲存、媒合電力需求、碳定價等措施的推行,將有助於太陽能和風能保持優異的市場競爭力。不過,這些也可能會導致惡性的價格競爭,從而拉低投資意願。因此,再生能源於發電條件充足的時期,其所產生的廉價電力,必須能夠被妥善地儲存與再調配利用,並維持在令人滿意的價格。

以目前來看,太陽能加上妥善的儲能系統,這些條件已經使得「太陽能+儲能」正在成為一種新類型的發電廠機制,使得太陽能可以和熱電、核電和水電直球對決。報告發現,三分之一的太陽能發電將與會與直接儲能的設施相連結,預計到2050年能提供再生能源發電可併網容量的12%。

關鍵七、航空、運輸、重工業,需要更多氫、電子燃料和生質燃料

能源轉型與脫碳對於航空、航運、長途卡車運輸和大部分重工業而言,是一項非常具有難度的挑戰。而目前這些行業的碳排放量約占全球35%,並且減碳進展非常緩慢。

總體而言,「氫」被視為上述行業的主要脫碳解決方案。然而,對航空業而言,現今還依賴「生質燃料」的支持。對船舶和飛機來說,無法直接使用氫氣的窘況更是讓其能源轉型的進展更為艱鉅。其必須使用氫的衍生物或電子燃料(e-fuels),例如:氨和合成噴氣燃料(synthetic jet fuel),才能應用到運輸工具中。

雪上加霜的是,目前全球使用於能源領域的氫,以及其能供應的產量仍然非常微少,推估必須到2030年代的後期,發展與產量規模才可能開始擴大。為此,DNV預計到2050年時,「氫」將會滿足全球能源需求的5%。而各國政府必須積極鼓勵相關產業,加速發展技術、採用氫和電子燃料,否則至2050年,航空、海運和重工業,仍將保持較高占比的化石燃料。這也將會減緩綠色轉型進程,並嚴重阻礙全球實踐《巴黎協定》的目標。

關鍵八、到2050 年,大多數氫氣是透過專用的電解途徑製造 

根據不同製造來源,「氫氣」被分成好幾類。

  • 綠氫」: 採用再生能源發電後之電解水所製造的氫氣,沒有任何碳足跡。
  • 「灰氫」: 採用「天然氣水蒸氣轉化法」(Steam methane reforming, SMR)所製造的氫氣。其使用的是石化燃料天然氣,製程也會產生二氧化碳。
  • 「褐氫」: 採用「煤氣化法」所製造的氫氣。其使用的是煤、製程產生更多二氧化碳。
  • 「藍氫」: 採用SMR法再搭配碳捕獲技術,目前獲得德國、英國承認。且現正最主流、成本最低的製造方式即是「藍氫」。

DNV今年的報告指出,與每年從化肥和化學品生產所製造的7,500萬噸「灰氫」/「褐氫」相比,目前可以作為能源載體的氫氣,其產量實在微不足道。不過,「氫」是其他電子燃料的基礎元素。因此長期來說,由電解方式所製造的「綠氫」,未來仍將是航空、運輸、重工業等困難脫碳的產業所仰賴之主要解決方案。

目前由電網電解所提供的電力,由於時數有限,處於不利的競爭位置。然而,隨著更多的再生能源進入電力組合,其碳足跡也將得以改善。未來使用於能源的氫氣,其製造方式將會主要通過專用的離網再生能源(例如:太陽能和風電場)電解方式來進行。

DNV報告預估,隨著時間的推移「綠氫」未來將占主導地位。43%的能源使用之氫供應量,即是來自專用離網再生能源(例如:太陽能、風能)的電解途徑。

至於另一個受到市場矚目的「藍氫」,屆時將失去其成本優勢。即使其在未來的幾十年內,會取代部分的「灰氫」和「褐氫」。然而到 2050 年「藍氫」也將只能占據能源使用之氫供應量比例的19%。

 

核稿:倪上筑

 

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資料來源:ENERGY TRANSITION OUTLOOK 2021
圖片來源:ENERGY TRANSITION OUTLOOK 2021


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