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天然氣的未來:去碳化或被淘汰

  • 建檔日期:107-05-18
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歐盟氣候政策去碳化議程中,係以燃氣替代燃煤發電,即以天然氣作為歐盟2030年之前的過渡能源。Carbon Tracker的Mark Lewis表示,基於燃氣排放為燃煤一半,此為短、中期大規模減少排放的最簡易方法。然而歐盟2030年之後,將選擇將天然氣變清潔或者終結使用,政策尚不明確。Lewis認為,首先是於2030年廢煤,之後隨著再生能源與儲能提升,再棄用天然氣。然而此情景為天然氣業者所試圖避免的,近來Eurogas產業協會相關委託研究(Making the energy transition happen!)發現,由燃煤轉燃氣將有利於歐盟超越巴黎承諾之2030年40%排放減量目標,而達到45%減量。其研究係利用歐盟執委會用來分析能源與氣候政策選項的PRIMES (Price-Induced Market Equilibrium System)模型工具,進行各種情境分析。研究結果發現,所有情境皆顯示無法達到完全電氣化,電氣化僅能提升至某一程度,但即使在電氣化最高的情境,仍預測天然氣有大量需求,主因成本問題:因電氣化愈高,電網投資需愈多;完全電氣化之轉型成本,比天然氣扮要角之其他情境成本,要高3,350億歐元。另一主因為冬季能源需求高,尤其是供暖需求,即使在系統增加大量再生能源電力之情境,仍需要天然氣填補缺口。
然而天然氣面臨之最大挑戰為2030年之後的未來命運,若歐盟選擇與巴黎協定一致,則需於2050年前達淨零排放,如此就需棄用天然氣。牛津能源研究所(Oxford Institute for Energy Studies) Jonathan Stern認為,2030年後除非已大規模發展碳補存(CCS)技術,否則天然氣難以成為清潔能源,即使在2020年代,可能因CO2與甲烷排放而受到淘汰壓力。
另一可能為使再生氣體(renewable gas)成為清潔能源,輔助風能與太陽能。法國能源公司Engie表示,可利用來自農業廢棄物的沼氣(biogas),最佳利用方式為以純化氣體或生物甲烷形式注入管線網絡;另考量農村遠離天然氣管線網絡,則可利用汽電共生使農民能夠同時生產肥料、熱能、電力,並將剩餘電力出售給電網,增加農民收入,並可避免氮污染土地與地下水。
Eurogas秘書長Beate Raabe表示,業界看到各種再生氣體與去碳化氣體的長期潛力,如沼氣、氫氣或利用電轉氣(power to gas)製程產生的的合成氣(synthetic gas)等。據上述Eurogas的PRIMES情境研究估計,至2050年氣體能源(gas)可能70%來自再生氣體,而不是屬化石能源的天然氣。
對於難以進行電氣化的重工業,如鋼鐵、水泥、化工等業,則可利用氫氣等其他方法去碳化,惟氫氣需用大量清潔電力製造才能成為清潔能源。2030年後另一選項為利用碳補存(CCS)技術,從天然氣中抽出CO2獲得氫氣。挪威能源公司Equinor認為該技術深具潛力,其自1996年即開始於北海Sleipner氣田應用此技術,並將抽出之CO2埋入海底下1,000公尺處,原有天然氣沉積之砂岩地層。利用此技術每年可從天然氣生產1,700億立方公尺氫氣,目前該公司已於挪威大陸礁層(Norwegian Continental Shelf)底下封存2,300萬公噸CO2。此外,Equinor並研究該技術與氫氣價值鏈結合,以獲得整合的能源系統。未來若可生產足夠氫氣,則既有燃氣電廠可大規模轉變為燃氫(hydrogen-fired)電廠。目前該公司正參與荷蘭Magnum電廠有關以氫氣發電的計畫案。此技術尚需投入研發,且須降低成本,才能使氫氣成為長期去碳化的解決方案。

Future of gas: Decarbonise or go bust-Euractiv