全球2050能源淨零排放路徑,告訴我們什麼? | 環境資訊中心

全球2050能源淨零排放路徑,告訴我們什麼?

2021年06月23日
文、圖:陳奕仲(英國埃克塞特大學博士後研究員)

國際能源署(IEA)在今(2021)年5月18日,發表了第一份全球能源系統達到淨零排放的預測路徑分析報告「2050淨零:全球能源部門路徑圖」(Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector),盼有助各國制定能源相關政策。

報告分析了達到減碳目標需要的行動和時程,例如2025年禁售化石燃料鍋爐、2030年新車有60%為電動車等;此外,報告還分析了低碳技術的發展,對經濟和能源產業、全球自然資源開採、能源安全等不同面向的影響。

報告中所提的「只是一個而非唯一的路徑」(only a pathway, rather than the pathway),實際要達到淨零會涉及行為改變程度、碳捕捉技術發展進度等諸多不確性因素,但以目前各國的政策和減碳進度,要達成淨零排放目標難度很高。

IEA的「2050淨零:全球能源部門路徑圖」報告,分析了低碳技術的發展,對經濟和能源產業等影響。圖片來源:Lauren Walker/Truthout(CC BY-NC-ND 2.0)

全球減碳政策和進程

目前各國政策,離淨零排放多遠?

該報告除了討論淨零排放路徑,還分析了兩個非淨零的情境,「既有政策情境」(Stated Polices Scenario, STEPS)和「宣示目標情境」(Anounced Pledges Case, APC)。

「既有政策情境」只考慮各國已完成立法的減碳目標,來估算未來的碳排放。截至2021年為止,有6個國家完成淨零排放立法,包括英國、瑞典、法國、丹麥、匈牙利,以及紐西蘭。

「宣示目標情境」則是假設那些已宣示但未完成立法,在未來會達成宣示的目標,例如美國、歐盟、日本、韓國、中國等。

從減碳預估量來看(下圖),「既有政策情境」無法使全球碳排減少,「宣示目標情境」可在2050年減少全球排放1/3,但離淨零排放還有很大差距。

經濟發展程度不同,減碳時程不同

報告中將先進經濟體和新興經濟體的減碳時程分開討論,其中先進經濟體,像是美國、日本、德國等OECD成員國的總碳排量雖然比較低,但人均碳排量高於印度、印尼、巴西等新興市場或發展中國家。 

如果全球要在2050年達到淨零排放,先進經濟體要在2045年達到淨零排放,並在2050年能提供負排放,來抵銷其他經濟體的排放。

以台灣為例,在2019年的人均二氧化碳碳排量達到每人11.1噸,高於全球的平均值。

停止投資化石燃料到淨零排放,得花費數十年

能源相關的產品或大型計畫,從投資、建置、使用、到除役,要花費數十年的時間。這份報告指出,即使2021年停止投資化石燃料相關產業,2050年化石燃料也不會完全消失,而使用年限可達10到20年的燃油汽車、天然氣供暖設備也仍會存在,因此從禁售到完全淘汰必須花費數十年。

減碳技術

達到淨零要有那些技術?

減碳的方法有很多,但報告中特別討論了以下七項重點技術:

(一)能源效率:能源效率提高可以減少能源使用,直接影響排放量。例如:工業製程效率提升和廢熱回收使用、家用電子產品效能提升及建築節能。

(二)行為改變:改變行為可減少能源使用或浪費。例如:改使用低碳的交通方式、增加商品的回收和重複使用,來減少製造時的耗能。

(三)再生能源:以再生能源取代化石燃料,可減少能源使用所產生的碳排。

(四)電力化:可減少直接化石燃料使用,再搭配低碳電力可減少碳排放。例如:電動車取代燃油車、電加熱取代瓦斯熱水器。

(五)氫能: 可用在不適合電力化的應用(如:長距離交通、部分工業製程)。氫能可大量且長時間儲存,能用在季節性儲能。

(六)碳捕獲利用和儲存可減少二氧化碳排放到大氣,或是捕捉大氣中的二氧化碳,來抵消較難去碳部門的排放。如:航空、重工業。

(七)生質能:可從吸收大氣中二氧化碳取得(如:人造林、廚餘),未來將成為是重要能量來源之一。如果搭配碳捕獲利用和儲存後可提供負排放。

從淨零路徑的能源配比(下圖)可看出,太陽能、風力、生質能、核能會逐步取代燃煤、石油、天然氣。

電力系統如何保持彈性?

傳統電力系統主要靠火力(燃氣、燃煤)和水力發電的輸出調整,來維持供需平衡。當併網的再生能源增加、且火力發電機組減少時,會使電力系統可調度的容量減少。

未來為了維持電網穩定,電力系統預計增加儲能需量反應和氫能的使用。

現有技術足以減碳五成,剩下要靠技術創新

現有已商業化的技術,如再生能源、電動車、熱泵等,已經足以在2030年達成80%的減碳目標,以及2050年50%的減碳目標。但這些技術還未成為市場主流,除了產品汰換需要時間,產量的提升和成本下降也要時間。

若有適當政策搭配,可加速已成熟技術的普及。例如在商業化初期給予補貼、提高產品的節能要求、增加化石燃料使用的成本等。

對於目前還未成熟的技術,像是氫能、生質能、碳捕獲,則需要更多資金和人力投入,來加速創新。

不同層面的影響有哪些?

報告還分析了各層面的影響,例如:經濟結構改變、能源產業轉變、民眾經濟負擔和行為改變、國家能源安全、國際間合作關係等。

消費者能源支出

先進經濟體每戶的能源花費預計會逐漸減少,主要是來自節能和電力化,例如電動車每公里能源成本比燃油車低。然而,新興市場和發展中經濟體則會逐步增加,主要是能源使用的增加,但對收入的佔比變化不大。

值得注意的是,雖然每年能源花費會下降,但不代表總體支出下降,因為許多低碳技術有較高的初期投資成本。

再生能源比例增加,同時增加關鍵材料需求

使用再生能源和電力化可減少化石燃料使用,但許多裝置要用到大量關鍵材料,例如風力發電機的永久磁鐵(稀土),電力化需要增加電力傳輸線(銅),交通電動化要用許多金屬(鋰、鈷)。

雖然以全球資源來看是足夠,但未來幾年的開採量必須要大幅增加。增加這些材料的回收,可減少原料開採的能源消耗,進而縮短減碳時程。

台灣能從報告學到什麼?

(一)要達到淨零排放可行,但極具挑戰性,需要長期且全盤的規劃。目前台灣對淨零排放目標還在評估中,可望在年底的格拉斯哥氣候峰會前有相關結果。

(二)報告中提出的路徑和時程,可給政策制定作為參考。台灣的減碳進度,明顯落後其它先進經濟體。

(三)減碳政策推動需要民眾的支持。台灣人對氣候議題的關心和了解程度,還有許多進步的空間。

※文中圖片來源為「IEA(2021)Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector」版權所有,經同意後由作者翻譯成中文。