(2018-09-18)美國加州議會通過一項能源法案,自2045年起,加州各電廠使用的能源,二氧化碳排放量須是零。可能嗎?

美國加州通過2045年要用零CO2能源發電。(圖:Pexels images)

(2018-09-18)美國加州議會日前通過一項能源法案,自2045年起,加州各電廠使用的能源,二氧化碳(CO2)的排放量須是零(0),也就是完全沒有。這項法案正放在州長的桌子上,只等他簽字核定,就成為正式法規。

加州十幾年來再生能源發展的很快,風力、太陽能,如果再加上核能與部份水力,現在就有四成多的電能來自不排碳的能源。

 

但唯一運轉的Diablo Canyon核電廠,以營運不佳,年初經議會通過6年內關閉,即減少電力輸出9%,另外33%的電力輸出來自燃燒天然氣,也勢必淘汰,這都是今後二十幾年要補上的缺口。


位於加州Avila Beach的Diablo Canyon核電廠即將於6年後關閉。(圖:維基百科)

根據加州能源委員會2017年的統計,電能輸出使用多種能源,穩定的能源有:煤(4.13%)、大型水力(14.72%)、天然氣(33.67%)、核能(9.08%)、燃油等(0.15%);再生能源有:生物(2.35%)、地熱(4.35%)、小型水力(2.70%)、太陽能(10.20%)、風力(9.40%),再生能源加在一起占29%;另外有9.25%未註明來源。

這項法案標明「零碳」能源,不用「再生」能源,是嚴格的標準,因為再生能源並非都不排碳,比如太陽能與風力,是兩種標準的無碳再生能源;另外像地熱,地下噴出來的熱氣帶動渦輪旋轉發電,會從地底帶出沼氣與CO2。

生物能源,需要種植、收割、處理,才能製成油料用來發電,這一流程需要器具與機械運轉,都會排碳;而水力發電,不用化石燃料似乎最乾淨,但大型水力電廠的水庫表面,會釋放出大量CO2與沼氣,有的甚至超過化石燃料。

這麼嚴格的標準,能在2045年做到嗎?加州的學者認為做得到,如果單靠太陽能與風力不穩定的能源,即使加上電池,仍無法克服太陽不曬、風不吹的空缺。但加州是高科技大州,在未來的二十幾年一定會出現新的技術,與現有的無碳能源結合,100%無碳發電應非難事。這對全球減碳也許微不足道,但可作為州、全美國、乃至全球的典範。

加州這一被稱為歷史性的能源政策,與MIT Nesstor Sepulveda等教授最近在發表的研究報告,似乎有些抵觸。研究報告比較兩種能源政策,一是完全採用不排碳的再生能源,包括太陽能、風力、電池;一是不排碳再生能原加上低排碳的穩定能源,如核能、生物能源、不排碳的天然氣,用來彌補再生能源不穩定的缺口。

研究報告的重點在減碳與成本的平衡,穩定的低碳能源,可以持續降低系統的成本,較完全無碳能源成本可降低至62%。使用完全無碳能源,需要投資大量設備與儲能電池,來維持用電的供需平衡,而當無碳能源接近80%的時候,電價會急速高漲。所以無碳再生能源,加上穩定的低碳能源,適當調配混合使用,才是長遠的電力能源政策。

那加州要怎麼生產乾淨的無碳電能?傳統的無碳再生能源既然不穩定,與穩定的無碳或低碳能源互補,是專家們建議的起步點。

核能是穩定的無碳能源,但有輻射外洩的潛在疑慮,一家叫NuScale的公司,發展小型模組化核反應器,依不同地區的需要,有不同配置安裝,加上堅固的安全設計,輻射外洩的風險就大為降低。小核能電力適合小地區使用,可作為經常電力來源或緊急備用。

再生能源發展的固然很快,全球使用能源80%仍是化石燃料,排放的廢氣造成嚴重的污染。一家叫Net Power的公司,正在測試不排放CO2的天然氣發電技術,用純氧氣、不用空氣,在一個燃燒室內點燃天然氣,產生CO2與水,用CO2所製造的高壓與高溫,帶動渦輪發電機發電,CO2也不會外洩。


位於德州La Porte測試的Net Power無碳排放的天然氣發電技術。(圖:Ars Technica)

以上兩個例子,都是現在研發的穩定乾淨能源技術,而且都是區域性的小型設施,可以彌補再生能源的缺口。這類的創新會越來越多,技術也會越來越好,像Fervo Energy就是用地質力學的原理開發地熱的技術,有效取出大量地熱儲藏,估算每度電可以下降到5美分。

2045年加州電力可能全部來自不排放CO2的能源?只會提前!


本文取材自2018年9月16日「那福忠西海岸數位隨筆(66)」:美國加州立法 零CO2能源供電
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