【導(dǎo)讀】程度小，需要尋求大量的能源供給。然而這些凈潔能源都有其限制，所以儲(chǔ)量眾多的非。傳統(tǒng)油氣也在尋求及發(fā)展之列。資源、油頁(yè)巖、及甲烷水合物）、其它替代能源、及再生能源?？尚行杂枰栽u(píng)估。對(duì)各項(xiàng)替代能源之成本及效益予以剖析。能源的兩大用途就是供作發(fā)電及燃料用。替代傳統(tǒng)石油及天然氣。者除了成本要能競(jìng)爭(zhēng)外，儲(chǔ)藏量及供應(yīng)量也要足以抗衡。炭22，核能7，水力3，其余（12%）為生質(zhì)能及其它。替代石油者，必須在成本上能與之競(jìng)爭(zhēng)，而且量能充分供應(yīng)。目前沙特阿拉伯石油產(chǎn)量的10倍。屆時(shí)的日需求量將從目前的。預(yù)計(jì)天然氣的需求量以每年超過(guò)2%的速度上升，到。2030年，天然氣將占能源總量的25%。非傳統(tǒng)能源的供給將持續(xù)增加。但未雨綢繆，尋求資源的源源供給，并減少對(duì)環(huán)境的沖擊，乃積極倡用替代燃料及再生能源。及天然氣為最大宗，分別占初級(jí)能源之51%及7%。各國(guó)憂心能源及經(jīng)濟(jì)安全。未來(lái)取代傳統(tǒng)油氣者。唯一未確定者是傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)油氣轉(zhuǎn)換的過(guò)渡期間，過(guò)程

　　

【正文】 統(tǒng)電力大發(fā)電廠的電力，一般而言， 1MW 電力約可提供 1,000 個(gè)家庭用電所需。 日本現(xiàn)今發(fā)電火力發(fā)電約占 6 成，核能發(fā)電約占 3 成，水力發(fā)電 1 成。相對(duì)地，乙太陽(yáng)能、風(fēng)力等新能源發(fā)電則累計(jì)不到 1 成。因此日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省揭示到 2021 年，風(fēng)力發(fā)電將增至總發(fā)電量 %的目標(biāo)。日本在山形縣 立川町、北海道占前町等處建設(shè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)，進(jìn)行發(fā)電。 2021 年底，全日本發(fā)電用風(fēng)車的設(shè)備容量為 1,420MW (千瓩 )； 2021 年底為 460MW；預(yù)測(cè) 2021 年甚至可達(dá) 1,000MW 相當(dāng)于能供應(yīng) 55 萬(wàn)個(gè)家庭的發(fā)電量。 在海上風(fēng)力發(fā)電方面，與有遮蔽物、有起伏的路上相比，海上刮風(fēng)狀況穩(wěn)定，是優(yōu)良的風(fēng)力發(fā)電環(huán)境。因此歐洲到 2021 年底為止，共設(shè)臵 11 做海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其中共有 173 部海上風(fēng)力發(fā)電風(fēng)車：總發(fā)電容量為 256MW，相當(dāng)于可供應(yīng)日本 14 萬(wàn)個(gè)家庭電力電力所需。丹麥、英國(guó)等國(guó)，也在海上建設(shè)風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)。 位于丹麥?zhǔn)锥几绫竟浇拿艿聽柟怕〉呛Ｉ巷L(fēng)力農(nóng)場(chǎng)（ Middlegrunden Sea Windfarm）為世界上海上最大的風(fēng)力農(nóng)場(chǎng)。 歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)（ EWEA, European Wind EnergyAssociation）于 2021 年發(fā)表『風(fēng)力 12』（ Wind Force 12）計(jì)畫，目標(biāo)是到了 2020 年，全球電力的 12%將由風(fēng)力發(fā)電供應(yīng)。目前歐洲電力的 2%、全球的 1%以下，由風(fēng)力發(fā)電供應(yīng)，距離目標(biāo)仍甚遙遠(yuǎn)。 2021年丹麥總發(fā)電量的 14%已靠風(fēng)力發(fā)電供應(yīng)，到 2021年底將達(dá) 18～ 20%。德國(guó)北部，也有 地區(qū)總發(fā)電量近 12%是靠風(fēng)力發(fā)電供應(yīng)。 （資料待補(bǔ)充） 二 、太陽(yáng)能 太陽(yáng)光電（ photovoltaics, PV）每年膨脹 20～ 35%， PV 之成本已降至 1980年的三分之一至五分之一。全世界目前的發(fā)電容量為 800MW，到 2021 年將可達(dá)到 12,000MW。 大石油公司 BP 在再生能源的策略是開發(fā)、生產(chǎn)、及銷售，以有經(jīng)濟(jì)的收入為訴求。把替代燃料和再生能源看成傳統(tǒng)燃料一樣來(lái)經(jīng)營(yíng)。其中有太陽(yáng)能事業(yè)，是全球最大的，約占全球太陽(yáng)能市場(chǎng) 30%?？刂扑某杀?，集中在正確的產(chǎn)品線上，要有競(jìng)爭(zhēng)力，要整合清潔及健康的能源。 BP 在太陽(yáng)光電市場(chǎng)獨(dú)占鰲頭。 2021 年發(fā)電容量為 90MW，到 2021 年將增加至 200 MW。 BP 也于 2021 年在德國(guó)設(shè)立一 4 MW 太陽(yáng)能園區(qū)，是世界上最大的，可供 1000 家 4 人的家庭用電。另外在加州也設(shè)立太陽(yáng)能家庭套裝組給客戶使用。 （資料待補(bǔ)充） 三、 生質(zhì)能源 （包括生質(zhì)能、 酒精汽油、生質(zhì)柴油及其它） （資料待補(bǔ)充） 圖 全世界燃料乙醇及生質(zhì)柴油生產(chǎn)量（ 1990～ 2021） 1 9 9 41 9 9 2 1 9 9 6 2 0 0 31 9 9 0 2 0 0 01 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 1 2 0 0 21 9 9 3 1 9 9 71 9 9 51 9 9 140353025201510500/8乙醇乙醇生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油單位：十億公升乙醇乙醇生質(zhì)柴油生質(zhì)柴油單位：十億公升(資料來(lái)源： Lew Fulton, Biofuels for Transport, IEA(2021) , . Lichts, “World Ethanol and Fuels Report” (2021)) 四、 海洋溫差發(fā)電 海洋溫差發(fā)電，系利用海洋「寒冷深層水」與「溫暖表層水」之間的溫差（熱能）來(lái)發(fā)電的發(fā)電法。如同地球上所有能源都源自太陽(yáng)，海洋表面（占地球面積的三分之二）經(jīng)太陽(yáng)加熱后儲(chǔ)存了龐大能量，海洋溫差發(fā)電就是利用該能量的發(fā)電法，因此只需要海與太陽(yáng)即可無(wú)限利用龐大能量。 海洋溫差發(fā)電（ ocean thermal energy conversion, OTEC）的原理就是利用溫暖的表層海水，使名為 「工作流體」（ operating fluid）的液體加熱后蒸發(fā)，再將蒸汽送到渦輪機(jī)，讓渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)以產(chǎn)生電力。這種發(fā)電法的發(fā)電機(jī)制在原理上，與火力發(fā)電、核能發(fā)電相同。最大的差別在于，海洋溫差發(fā)電以沸點(diǎn)低的氨為工作流體。 海洋表層部位的溫暖海水與深層部位的寒冷海水間，約有攝氏 10～ 30 度的溫差。海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)就是將儲(chǔ)存在海洋中的熱能轉(zhuǎn)換成電能的系統(tǒng)。此系統(tǒng)的主要設(shè)備有蒸發(fā)器、冷凝器、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、幫浦等，以管相連，工作流體在其中循環(huán)流動(dòng)。 考慮大自然的條件，約有 100 個(gè)國(guó)家可以建構(gòu)海洋溫差發(fā)電設(shè)備。據(jù)估計(jì)，光是日本經(jīng)濟(jì)水域，一年內(nèi)的總發(fā)電量（能源蘊(yùn)藏量）即有 1014千瓦小時(shí)（即用電度數(shù)），相當(dāng)于 86 億噸石油的發(fā)電量。（約合 11,400 GW，為全世界 2021 年發(fā)電總?cè)萘康? 倍）。 另外根據(jù)估計(jì)，每建設(shè)一座 300 MW 的海洋溫差發(fā)電廠，每千瓦小時(shí)的發(fā)電單價(jià)不過(guò) 6～ 8 日?qǐng)A，遠(yuǎn)比石油火力發(fā)電（每千瓦小時(shí)的單價(jià)為 10 日?qǐng)A）便宜。 目前日本佐賀大學(xué)工學(xué)院正在伊萬(wàn)里建設(shè)首座 30kW 海洋溫差實(shí)驗(yàn)室。印度計(jì)畫建設(shè) 50MW 的發(fā)電廠，帛琉共和國(guó)也計(jì)畫建設(shè)一座 3MW 的發(fā)電廠。 （資料待補(bǔ)充） 五、地?zé)? 地?zé)崤c廢棄物之生 質(zhì)氣（從填土、廢水處理廠及動(dòng)物飼養(yǎng)場(chǎng)來(lái)的）， 2021 年為 13,400MW，到 2021 年將為 20,600MW。 （ Oil amp。 Gas Journal, ,2021, p23） （資料待補(bǔ)充） 伍、各種替代能源可行性及成本效益分析 能源的兩大用途就是供作發(fā)電及燃料用。替代傳統(tǒng)石油及天然氣者除了成本要能競(jìng)爭(zhēng)外，儲(chǔ)藏量及供應(yīng)量也要足以抗衡。某些替代燃料及再生能源，雖因原油飆漲而成本足以與之競(jìng)爭(zhēng)，但在供應(yīng)量卻有限制，目前及短期的未來(lái)只能替代部分的現(xiàn)有能源，大部分都是供發(fā)電用，其供應(yīng)量及發(fā)電成本將予以分析。 一、 能源與發(fā)電 全球的總發(fā)電容量自 2021年至 2030年，據(jù) IEA的估計(jì)如表 11及圖 11（ Povh and Pyc, 2021）所示。目前容量約 3,700 GW（即 3,700,000 MW）。 2021 至 2030 年間新增者主要之燃料為氣、煤炭、水力及其它再生能源，石油及核能反而退居其次（圖 12）。其它再生能源約有 400,000 MW。在新投資方面，水力及其它再生能源方面也分別約有 9,000 億及 5,300 億美元（圖 13）。 表 11 全球發(fā)電容量 年 發(fā)電容量（ GW） 2021 2021 4,300 2020 5,800 2030 7,100 OECD 國(guó)家未來(lái)再生能源占發(fā)電量的比例在 2030 年都將達(dá)到 20%，尤其是歐洲，將達(dá)到 33%，其中非水力部分更將超過(guò) 22%以上（圖 14）。 （資料待補(bǔ)充） 二、 能源使用成本效益分析 表 21 各類能源的發(fā)電成本 （美分 /千瓦小時(shí)） 能源類型 成本范圍 平均成本 核能 ～ 3 2 化石燃料 煤 2～ 5 原油 3～ 5 4 天然氣 2～ 5 3 可再生能源 風(fēng) ～ 10 5 太陽(yáng) 20～ 40 26 潮汐 7～ 10 8 波浪 3～ 12 9 地?zé)? 7～ 9 8 生物質(zhì) ～ 8 6 小水電 5～ 10 7 （當(dāng)代石油石化， December 2021, p22） 表 22 發(fā)電成本比較 (Oil amp。 Gas Journal, ,2021, p23) 躉售電費(fèi) （美分 /千瓦小時(shí)） 生質(zhì)氣 風(fēng)力 太陽(yáng)能 GTCC* 2021 ～ 9 4～ 30～ 100 ～ 4 2021 4～ ～ 4 12～ 32 用戶電費(fèi) （美分 /千瓦小時(shí)） 太陽(yáng)光電 燃料電池 微型渦輪機(jī) 2021 35～ 55 12～ 16 7～ 12 2021 14～ 21 6～ 10 6～ 9 2021 年零售電費(fèi) （美分 /千瓦小時(shí)） 美國(guó) 日本 歐洲 臺(tái)灣 5～ 20 14～ 24 7～ 18 * 復(fù)循環(huán)氣體渦輪機(jī) 臺(tái)幣 元，費(fèi)率 33:1。 （資料待補(bǔ)充） 各種替代能源可行性及成本效益分析表 能源 潛在蘊(yùn)藏量 預(yù)估年使用量 可用年數(shù)（全世界使用） 商業(yè)運(yùn)用開始可能時(shí)間 預(yù)估成本（目前） 預(yù)估成本（商業(yè)運(yùn)用時(shí)期） 備注 傳統(tǒng)原油 11,477 億桶 (1,565 億噸 ) 280 億桶 （ 億噸） 41 年 傳統(tǒng)天然氣 175 兆立方公尺 （ 6,181 tcf） 兆立方公尺 （ tcf） 67 年 煤炭 9, 億公噸 億公噸 192 年 鈾 310 萬(wàn)公噸 53 年 * 頁(yè)巖油 26,000 億桶油 (base:100L/ton) 280 億桶 (按目前原油 ) 93 年 目前已可以 $30/bbl(頁(yè)巖油 ) 已可與原油競(jìng)爭(zhēng) 油砂 62,000 億桶油 (目前recoverable 8,900億桶油 ) 280 億桶 (按目前原油 ) 221 年 目前已可以 ＄ 2228 [合成原油（經(jīng)過(guò)精煉） ] 已可與原油競(jìng)爭(zhēng) 天然氣水合物 19,800 tcm (700,000 tcf) tcm（按目前天然氣用量） 年 目前已有油田運(yùn)轉(zhuǎn)中 熱核融合 海洋溫差發(fā)電 GTL 1,488 tcf =1,500億桶 280 億桶 年 風(fēng)能 2021 全世界發(fā)電量 39,400MW, 2021 年110,100MW 為汽油之 5倍 太陽(yáng)能 2021 全世界發(fā)電量 3,120MW, 2021 年12,000MW 為汽油之 17倍 生質(zhì)能及地?zé)? 2021 全世界發(fā)電量 2021 年 20,600MW 生質(zhì)乙醇 全世界 2021 年 300 億公升， 2021 年 420 億公升 ,美國(guó) 2021 汽油用量 5,400 億公升，如替代 10%，需乙醇 540 億公升。 高出汽油約20% 生質(zhì)柴油 全世界 2021 年 18 億公升，美國(guó) 2021 中餾油用量 3,400 億公升，如替代 2%，需生質(zhì)柴油 68 億公升。 約為柴油之23 倍 燃料電池 2020 年以后才有可行性 非自有能源，需倚賴氫源 氫能 來(lái)自石油、天然氣、煤、核能或再生能源 ? 原油 1 噸＝ 桶＝ KL， 1m3＝ ft3， 兆立方公尺＝ tcm，兆立方公呎＝ tcf * 表示鈾蘊(yùn)藏量以目前技術(shù)而言，可使用 53 年，若考慮使用過(guò)之核燃料在處理回收后重復(fù)使用，則其使用年限可增加 510 倍。 5.