發佈日期:2019-02-27

2018年國際再生能源議題的發展概況

作者:周媛韻

政策評析 氣候變遷 再生能源 國際觀測 Climate Change Renewable Energy International Observation

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一、前言

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因應全球都面臨氣候變遷的影響,為了遵守巴黎協議1.5℃的升溫限制,各國不得不重視減少溫室氣體排放。近年來,英國大力投入再生能源政策,成為全世界再生能源裝置的先驅。根據英國商業、能源及產業策略部(Department for Business, Energy and Industrial Strategy)2017年第三季的再生能源報告指出,英國的再生能源電力成長由2009年的25,244GWh增長至2016年的83,255GWh,約成長了230% (Green Match, 2018)。然而英國政府承諾再生能源電力的比例還會持續增加,並預計在2025年完全淘汰燃煤。另外,瑞典的電力來源約有54%都是來自再生能源,主要是由水力、風力、太陽能等由大自然形成的再生能源。雖然瑞典早在2012年就已經達到其政府所制訂的2020年再生能源電力達到50%,但瑞典政府還是希望在2040年國內所有的電力來源都是100%再生能源 (Swedish Energy Agency, 2018)。

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然,自然資源有限的台灣,為減少能源進口,開發再生能源相關技術是有必要的,能源安全才能促使國家發展更安全。再者,因北台灣的人口密度高於南台灣,因此電力需求在夏季總是供不應求,需要南部的支援。其主要原因是北部電力的發電量無法滿足其需求量,才會形成南電北送的現象 (天下雜誌,2018),然而火力發電可能會造成細懸浮粒子(PM2.5)等汙染,不僅造成大自然的危害,汙染物也會對人體健康造成威脅。此外,減少仰賴天然氣及石油大量進口,才能降低能源成本,達到減少碳排放量。為了邁向2025年非核家園的目標,目前能源局已經啟動了相關的政策及措施,包括積極開發綠色新能源,以便在2025年以前提高再生能源發電量占總發電量的20%、降低現有火力發電廠的汙染排放、推行風力發電計畫及太陽光電推動計畫 (歐嘉瑞, 2018)。結合台灣各領域的能量及吸引國際再生能源廠商的投資,不僅可以提高就業機會,還可以將綠色能源導入到實質的應用上以減少對環境的破壞。

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二、議題觀測及關鍵字網絡分析法

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為了幫助台灣找出再生能源中具有發展潛力的技術,加速相關議題的各種可能發展技術的資源投入。本研究進行了由2017年4月至2018年4月長達一年的定期觀測,透過實際觀測來自199個國際科學發展相關網站的動態趨勢資訊,蒐集了80條目前國際再生能源相關的重要動態趨勢,蒐集議題的原則為各國目前有明確要解決其所面臨的問題,撰寫的方式為有明確的新技術/新理論突破來解決問題的手段。如:結合「綠能智慧電能檢測系統」及聯網感測器可以透過無線、非接觸式的方式偵測用電狀況並將即時數據收集及回傳,在用電發生異常時,系統會即時回報,讓人員馬上進行問題的排除,達到節約用電的效果。圖1為5個主要的撰寫原則。

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完成議題的蒐集後,本研究透過給定這些議題可以代表每個議題的三個關鍵字,刪除重複的關鍵字後取得118個關鍵字來進行單個關鍵字重複出現的次數,即代表其重要性,然而在這些議題中同時出現兩組關鍵字即代表其關聯性越高。為了檢視議題中較重要且關聯性更高的關鍵字,本研究透過關鍵字的網絡分析來取得國際2018年的最熱門的前瞻議題。

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圖1 議題建構原則

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三、國際再生能源熱門議題

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為瞭解2018年國際能源相關的熱門議題,本研究針對關鍵字關聯性分析進行評估,首先當關鍵字出現次數越高代表該技術的重要性越高;其次是同時出現多次關鍵字(兩個為一組)之議題代表其技術相關性高。圖2所示為關鍵字關聯性分析後所得到的結果。圖中的每一個圓圈代表每一個關鍵字,所提及的次數越多圓圈就越大;不同的顏色則是區分該關鍵次討論的程度。其中「水資源管理」這個關鍵字是出現最多次的,共15次;其次為「循環資源」及「生質能源」,共出現14次; 13次的「水淨化」;以及出現12次的「再生能源」及「環境保護」關鍵字。

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在這幾個重要性高的關鍵字當中,本研究透過國際觀測發現了目前國際間非常著重水資源管理技術,在韓國第五次未來技術裡出現了兩個與水資源管理相關的發展目標,該國預計透過開發智慧型水回收再利用工廠及智慧水網系統,來達到水資源再利用化,以減少水資源浪費。此外,近年來各國都在關注廢棄物、廢水及廢熱等回收發電的相關技術或透過基因編輯技術來發展新的作物作為新的生質燃料。其中日本第十次前瞻及韓國第五次未來技術都有將相關技術列為其開發目標之一。因為氣候變遷帶來劇烈的天氣變化,引起了水資源短缺的問題,為了解決水資源的問題,各國透過不同的方法來快速淨化水,然而這些議題的特性皆是不需要額外的能源成本就能達到用水品質的安全。在「再生能源」及「環境保護」這兩個關鍵字中,本研究觀測到澳洲公司開發新的海浪發電技術、各國也著重太陽能電板的新材料─石墨烯來提高太陽能發電的效能以及碳捕捉技術。透過利用再生能源可以減少碳排放量,進而達到環境保護的效果。

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在圖2中的每條線代表關鍵字間的關聯性強度,線條越粗代表兩個關鍵字同時出現在同一個議題的次數越高,表示大部分國家非常重視這個再生能源的特定議題。這些議題的討論也因應全球劇烈的天氣變化,提出相對的做法及對策。此外,每個關鍵字所連接的線越多,其所表示與不同關鍵字連繫越多,可以從中連接到不同的單一議題,衍生出議題中所產生的各技術組合成一個有系統性、可以更具體及完善的解決國家遇到相關的問題。從圖2中,可以發現「水淨化」與「水資源管理」、「海水淡化」、「潔淨水」、「汙水處理」;「生質能源」與「基因編輯」、「生物燃料」;「減碳」與「二氧化碳捕集」;「循環資源」與「環境保護」、「智慧農業」;「太陽能發電」與「光能源變換材料」、「再生能源」皆有強烈的連結,表示這幾個關鍵字重複出現在議題中的次數較高,關鍵字關聯性強的議題如圖3所示。然而,圖2中的六個節點所連結的線數多的關鍵字如「生質能源」、「環境保護」、「循環資源」、「水資源管理」、「水淨化」及「再生能源」更廣泛的對應到其他議題,可以表示這些議題都是國際間相對在再生能源議題中更為迫切需要解決的問題。

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本研究所蒐集的國際再生社會議題主要討論了新再生能源的技術、太陽能相關技術與新材料的進展以及溫室氣體回收及減排的技術及措施。其中最前瞻的未來議題為建立可以活用區域資源的智慧村(smart village),該議題出現在日本第十次前瞻的展望,本研究整合了關聯性強的議題及關鍵字出現次數多的「水資源管理」、「循環資源」、「水淨化」,並合併出以下情境議題「以自然資源為其運作的基礎,透過智慧水網系統及廢水回收再利用系統,來預測及管控水資源的供需,同時將水資源進行回收處理再利用,以減少水資源的浪費。此外,在智慧村內利用單層石墨烯做成的能量採集器,來為日常智能設備及更複雜的生物醫療設備來進行供電」。另外,由於再生能源的趨勢日漸蓬勃,如何導入到人類日常用電的智慧電網建設以及如何儲存這些間歇性的能源也是未來的重點趨勢之一。

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圖2 2018年國際再生能資源議題觀測趨勢

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圖3 再生社會關鍵字強聯結議題

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四、結論與建議

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因應全球極端氣候及溫室效應所帶來的對人類的種種威脅,全球正積極挽救這一發不可收拾的局面。透過上述的關鍵字之間關連性強度分析,歸納出了六大重點如「生質能源」、「環境保護」、「循環資源」、「水資源管理」、「水淨化」及「再生能源」的再生能源相關趨勢,除了是國際間重視的重點議題外,更是未來相關領域可以發展出以綠能科技來解決目前所面臨的問題。

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作為全世界太陽能第二大產地的台灣除了可以發揮本身的優勢,設計智慧綠電電網並將太陽能發電應用在國內能源供應上,可以為出口帶來最佳的實地測試。另外,台灣的地理位置條件非常有利發展風電發電,根據台灣電力公司的統計,目前共有348座陸域風力發電機正在運轉,可提供689兆瓩的電力,占再生能源總裝置容量的15.3%(台灣電力股份有限公司, 2017)。近期來能源局大力推動離岸風力發電,有望在2025年看見初步成效。台灣的溫泉區都具有地熱發展的條件,建議培養相關地質探勘專家以利加速發展地熱產業(歐嘉瑞, 2018)。目前由行政院主導的沙崙智慧綠能科學城推動方案,結合各部會如經濟部、科技部、原子能委員會等與台南市政府及產學研能量,以創能、節能、儲能和系統整合四大主軸,執行綠能的研發及場域示範,帶動台灣綠能產業的發展以能夠實際將技術擴大應用到實際場域(沙崙智慧綠能科學城籌備辦公室, 2018)。

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除了本土優勢的擴展外,台灣可以針對國際上所關注的六大再生能源重點趨勢來思考並找出目前產業所擁有能夠開發相關技術的能量,或是從這之間的缺口中找出其他國家比較不著重的小技術開始發展。此外,如何將技術完整的整合成為一個系統,更是我們需要加強的部分。建議可以與其他國家的技術融合成為屬於台灣的產品銷售國外,以提高台灣綠色產業能量在國際上的知名度及國際競爭力。

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參考文獻

  1. 天下雜誌 (2018)。 可抵 10 座核四的發電廠在台灣?就在你腳底下。 資料取自:http://technews.tw/2018/08/19/taiwan-geothermal-potential-equal-to-10-seats-nuke-4/
  2. 台灣電力股份有限公司. (2017)。 再生能源發電概況。資料取自:http://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=204&cid=155&cchk=8a752cb2-e02c-418d-ba42-43a78aec1d51
  3. 沙崙智慧綠能科學城籌備辦公室。(2018)。 沙崙智慧綠能科學城--綠能科學城簡介。資料取自:http://www.sgesc.nat.gov.tw/index.php?INDEX_ID=55
  4. 歐嘉瑞 (2018)。 我國再生能源發展策略 國家政策研究基金會 公共政策的理性思辯與對話平台!。 資料取自:https://www.npf.org.tw/12/7865
  5. Green Match. (2018, November 14). Renewable Energy in the United Kingdom | GreenMatch. From https://www.greenmatch.co.uk/blog/2018/03/renewable-energy-in-the-united-kingdom
  6. Swedish Energy Agency, S. E. A. (2018, October 26). Energy use in Sweden. From https://sweden.se/society/energy-use-in-sweden/