能源轉型:海島國家的綠色奇蹟

作者:謝尚融 / 陽明大學醫學系/台灣青年氣候聯盟政策研究部長

特約編輯:詹詒絜 / 歐盟Erasmus Mundus計畫環境科學、政策與管理碩士生/台灣青年氣候聯盟 理事

 

孤立電網、對外能源依存度高、過度依賴進口化石燃料,不僅是台灣,也是世界上許多小島國家所面對的問題;然而,已經有成功的案例,證明島國環境未必是發展再生能源的阻礙,而可能是契機。

 

2015年台灣「全國能源會議」甫落幕,歷經一個月的分區諮詢會議與全體大會,各方的參與和攻防,核四存廢、再生能源發展、節能減碳等台灣重要能源議題再度躍上版面受到重視。姑且不論這次會議結論有無重大突破,我們可以觀察到,在探討台灣的能源議題時,許多先天困境扮演著政策推動上很大的阻礙。其中「海島」便是我們常拿來與他國比較的先天限制。
普遍來說,「海島」不具有發展再生能源的好條件。海島,是個孤立的能源系統,缺電時無法從其他地區調度電力。為達供電穩定,基載電力與備用容量率成為重要課題,而發電量低、不穩定的再生能源發展常受到限制,形成依賴化石燃料的能源體系。在台灣,這個問題更為嚴重,不但對外能源依賴度高達98%,能源消耗量高居世界23名(2012, IEA),政策上又長期以管控電力價格的方式促進產業發展與出口競爭力。長期電價補貼不但排擠綠色能源發展空間,也使民眾不易養成節能的習慣,企業也習慣以低效率的方式使用能源,使台灣能源效率提升始終有限。
然而,比較少人思考的是,全世界也有許多海島國家,是否面臨與我們相同的能源困境?危機有沒有可能是另一種轉機?在回答這個問題之前,請容許筆者先將大家的焦點拉到世界海島的故鄉──太平洋上。

 

離產油國最遠,卻最依賴石油的地方

太平洋堪稱全世界最依賴石油的地區。根據國際能源總署(IEA)統計,石油占太平洋島國超過95%能源使用量。由於石油運輸上的方便性,依賴石油成為海島國家能源結構中最大的特徵(註一)。 以斐濟來說,全國90%電力供給來自於燃燒石油產生的電力。這些太平洋島國,不僅每年需花高額成本進口石油 (石油進口占庫克群島總體GDP 29%,占東加王國GDP 15%),當國際油價波動時,這些高度依賴石油的島國即為最大的受害者。在預期未來石油價格會繼續上漲的情況下,如何擺脫對化石燃料的依賴,達成能源自主性,是這些太平洋島國致力達成的目標。
事實上,相較許多依賴化石燃料經濟的開發中國家,許多島國在追求再生能源發展上,展現更大的決心。2012年,開發中小島國家(Small Island Developing State)聯合發表巴貝多宣言(Barbados Declaration)(註二), 宣誓擺脫石油依賴與發展再生能源在保護環境與消除貧窮上有其重要性,其中20個島國領袖更於附件中發表各自發展再生能源的目標與承諾。非洲島國模里西斯宣布2025年將達成再生能源占所有能源中35%比例的目標,而吐瓦魯與庫克群島更誓言2020年前要達到能源完全自主。作為全球暖化第一線的受害者,這些島國展現的決心、態度,令人驚艷。其中,太平洋上的珍珠—─夏威夷,其能源轉型的過程相當值得台灣借鏡。以下將介紹夏威夷能源轉型的過程。

 

太平洋的那一端:不向化石燃料低頭的夏威夷

夏威夷,總人口140萬,共有6個大島。其位在離產油國最遠的太平洋中央,距離最近的產油國墨西哥也有5600公里之遙,為全美最依賴石油的一個州。夏威夷自1898年加入美國後便是重度依賴石油的地方,全島90%的能源供應來自於進口石油,供給夏威夷地面運輸、航空、發電之所需。夏威夷的能源背景與台灣有諸多相似的地方,因為同樣為海島、電網孤立、自產能源比例低、大量依賴能源進口。發電上則大量依賴化石燃料,石油與煤占總發電量85%(圖一),導致夏威夷州人民需付出平均全美三倍的電價 (0.34美金/度),居全美各州之冠。(圖二)

夏威夷各能源發電占比(2012) Source: Hawaii  Energy  Facts  &  Figures(2014)

<圖一>夏威夷各能源發電占比(2012)
Source: Hawaii Energy Facts & Figures(2014)

夏威夷電價與美國平均電價比較 Source: Hawaii  Energy  Facts  &  Figures(2014)

<圖二>夏威夷電價與美國平均電價比較
Source: Hawaii Energy Facts & Figures(2014)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

與台灣不一樣的是,夏威夷為電力自由化市場,電力建設與計劃由夏威夷公共事業委員會(Hawaii Public Utilities Commission)管理,全島發電與輸配電業務由數幾家電力公司負責。夏威夷電力公司 (Hawaiian Electric Company)及其附屬公司(Hawaiian Electric light、Maui Electric)(註三),與考艾島電力實業(Kauai Island Utility Cooperative),彼此競爭,競合夏威夷州六個島的輸配電業務。(圖三)

夏威夷各電力公司服務分布 Source: Hawaii  Energy  Facts  &  Figures(2014)

<圖三>夏威夷各電力公司服務分布
Source: Hawaii Energy Facts & Figures(2014)

然而,危機也是轉機的開始,天生不良的能源環境,讓夏威夷政府更積極地思考如何發展能源轉型。夏威夷擁有豐富的地熱、風力、太陽能、海洋能資源,極具潛力發展再生能源,且高電價使夏威夷居民節能動力極高,小州夏威夷於2008年時提出更具野心的計畫──夏威夷清潔能源方案(Hawaii Clean Energy Initiative),透過再生能源發展與節能效率提升,目標2030年前達到清潔能源70%目標。

夏威夷清潔能源方案(HCEI)70%的目標包含兩大層面:

1. 節流:夏威夷電力消耗量減少30%。

2. 開源:提升再生能源發電比例至40%。

以下簡介HCEI計劃中,夏威夷如何善用豐富的地熱、水力、風力、生質能、太陽能達成提升再生能源比例的目標。

 

地熱&生物能 :最早發展的再生能源項目

夏威夷以多元化的方式發展再生能源,而其中有些項目是原先在夏威夷便已有突出的發展,如地熱發電與生物能發電(註四)。夏威夷早在1990年代即積極發展此兩種能源項目,這源自於夏威夷本身的地理背景與歷史條件。夏威夷處於太平洋板塊熱點(hot spot)上,地熱資源豐富易取得,發電成本比燃油火力發電更低;而生物能的發展與夏威夷逐漸落寞的甘蔗種植有關,夏威夷政府鼓勵將荒廢的甘蔗園重新利用,種植甘蔗提煉生質酒精。另外,繁盛的觀光業帶來城市興起,廢棄物發電也較早成為城市能源的一部份。除此之外,此兩種發電方式的容量因數皆高於80%(表一),較為穩定可做為取代石油的基載電力。

再生能源項目                                       

容量因數
生質能 80%
風能(歐胡島、夏威夷島、考艾島) 35%
風能(拉奈島、莫洛卡島) 40%
地熱 96%
水力 44%
太陽能(屋頂式) 23%
太陽能(集中式) 24%
海洋能 35%

<表一>夏威夷各再生能源容量因數
Source: Hawaii Energy Facts & Figures(2014)

 

然而,儘管地熱資源豐富,夏威夷發展地熱過程卻遭遇許多抗爭(註五)。 Puna Geothermal Venture(PGV),建於1993年,目前是夏威夷最大也是唯一的地熱發電廠。當初因與夏威夷傳統信仰衝突,興建過程即遭到許多夏威夷地方原住民抗議(註六)。在夏威夷的傳統神話裡,火山女神Pele是夏威夷群島的創造者,而地熱是Pele的給夏威夷的恩賜,開採地熱是對Pele極其不敬的行為。此外,地熱發電廠產生的噪音、水汙染也多次遭到當地居民抗議。 在此文化背景下,夏威夷的電力公司對投資地熱興趣不高,地熱發展因此而緩慢,自PGV之後便未興建第二座地熱發電廠。
儘管如此,夏威夷政府仍積極發展地熱與生質能,PGV為夏威夷最大的地熱發電廠,提供夏威夷大島26%的發電量,預計於2018年到2023年要依續興建新的50MW地熱發電廠。而電力公司為減少衝突,開始與地方企業合作,共同進行地熱開採,盼能降低地方反對的力量。生物能,包括生質燃料與廢棄物發電,占夏威夷整體電力3%且持續擴張。今日,廢棄物發電可供應歐胡島5%電力來源,而夏威夷大島也正計畫興建一座30MW沼氣發電廠,估計可提供夏威夷大島10%的電力。生質能燃料亦是投入重點,夏威夷一年可生產高達200萬噸植物纖維,生質燃料發電廠建置亦在許多島嶼開展。

 

風力&太陽能:全美最高人均使用量

風力、太陽能是近年成長最快速的領域,從2008年開始發展至今,已成為夏威夷最重要的再生能源來源,兩者合占總再生能源54%。良好的自然條件與政策配套是太陽能與風力能在夏威夷快速成長的主因。夏威夷四面環海,位於信風帶,穩定且強勁的信風使風機平均容量因數可達40%(台灣容量因數平均約30%),熱帶氣候也使夏威夷有相對優良的太陽能發電環境。政策配合更是太陽能與風力發展的重要因素。除了高電價使分散式再生能源裝置具有價格上的競爭力外,其他相關政策如下:

(1) 租稅優惠
除了美國聯邦政府提供家戶30%的太陽能裝置補助,夏威夷政府更對裝置提供35%的租稅減免,使一般家戶更負擔的起太陽能裝置費用。

(2) 再生能源躉購制度(Feed-in Tariffs)
夏威夷自2010年起實施再生能源躉購制度,向個別再生能源發電戶提供20年固定價格的電力收購方案。目前全州所有計劃共收購99MW的電力。

(3) 淨計量電價(Net Energy Metering)
淨計量電價是只擁有再生能源裝置的消費者,可以於電費中扣除再生能源裝置向電網輸送的電力份額,若產生的電力超過實際使用量則可累計至下個月的帳單中。夏威夷10%擁有分散式發電系統的家戶採用此計價方式。

在相關制度配合下,風力與太陽能發電發展迅速,人民普遍樂意於居家屋頂安裝太陽能板,太陽能成為夏威夷再生能源成長最快的領域。自從HCEI通過以來,全島建設超過40000部太陽能發電裝置,裝置容量從2008年15MW成長到2013年達313MW(圖四),而太陽能裝置建設也成為夏威夷重要投資項目,創造了一年4億7千萬美金的產值。目前,夏威夷超過10%的家庭裝有太陽能板,夏威夷也成為全美人均太陽能裝置數最高的州。

太陽能裝置的普及使得分散式能源系統隨之發展起來,配合再生能源廠商的壓力,使夏威夷智慧電網建設工程加速。2013年,夏威夷通過「電網現代化法」(Grid Modernization Act)(註七), 明定「任何個人或生產單位皆有權利安全、穩定,且為價格合理,又即時地與夏威夷電力相連的系統」。另外,為使各島再生能源資源互補,州政府也計劃建跨島海底電纜,使各島電力資源互通。

在近年的努力下,夏威夷於2014年達成18%再生能源占比,減少15.7%的能源消耗,提前完成2015年達成15%再生能源的目標。

夏威夷2008-2014再生能源成長圖 Source: Hawaii Energy  Annual Report 2014

<圖四>夏威夷2008-2014再生能源成長圖
Source: Hawaii Energy Annual Report 2014

夏威夷HCEI各年度再生能源目標&實際值 Source: HECO 2013 Clean Energy Update

<圖五>夏威夷HCEI各年度再生能源目標&實際值
Source: HECO 2013 Clean Energy Update

更進一步:HCEI 2.0

然而,夏威夷並不因此而自滿。電力僅占夏威夷1/3的石油消耗量,占石油消耗量更大比例在於夏威夷的交通運輸,包括往來頻繁的航空部門及地面運輸部門。由於HCEI進展迅速,2014年夏威夷能源局正式宣布進入「HCEI 2.0」階段,將更著重在交通部門的石油消耗量減少及新能源研發。電動車、海洋能、節能建築、電網智慧化為這個階段的首要發展項目。從夏威夷電力公司近期提交給夏威夷公共事業委員會的目標可看出其龐大的野心:2030年前,夏威夷要達到再生能源占比65%,及電費減少20%的目標(註八)。

 

太平洋的這一端:台灣的機會?

回到太平洋的這一端,再看一次我們的能源背景:孤立電網、能源自給率低,不知道大家否會繼續搖頭興嘆,還是看到的更多的機會?台灣,一樣是個再生能源極具潛力的地區,然而,長期政策性的壓低電價、錯誤的化石燃料補貼政策,以維持經濟發展的口號,犧牲未來世代生存的權益。改變的機會一直都在,只是我們不停地選擇錯過。儘管台灣有比夏威夷更龐大的能源需求、更扭曲的能源背景、更不信任再生能源的人民,代表我們要花更多心力去尋求更完整的解決方案,而非追求一蹴可幾的政策。能源轉型沒有捷徑,其他島國正努力地一步步達到目標,台灣難道不可能?

 

 

註釋:

[1] http://www.trust.org/item/?map=small-island-states-seek-to-end-dependence-on-imported-oil

[2]http://www.undp.org/content/dam/undp/library/Environment%20and%20Energy/Climate%20Change/Barbados-Declaration-2012.pdf

[3] 2014年,夏威夷電力公司(HECO)正式被佛羅里達新世紀能源集團 (NextEra Energy Inc.)收購。

[4] 生物能(Bioenergy),泛指所有利用有機生命產生能量的發電方式,包含生質能(biomass)發電、生質酒精、廢棄物發電(waste-to-energy)等。

[5] http://www.gisborneherald.co.nz/article/?id=33206

[6] http://deepgreenresistancehawaii.org/

[7]http://www.capitol.hawaii.gov/Archives/measure_indiv_Archives.aspx?billtype=HB&billnumber=1943&year=2014

[8] http://www.bizjournals.com/pacific/news/2014/12/18/hawaii-made-great-progress-towards-renewable.html?page=all

延伸閱讀:
Hawaii Energy Facts & Figures (2014)

(http://energy.hawaii.gov/wp-content/uploads/2014/11/HSEO_FF_Nov2014.pdf)

Hawaii Energy Annual Report 2014

(http://energy.hawaii.gov/wp-content/uploads/2011/10/ERC2014_12.01.14.pdf)
夏威夷清潔能源方案(Hawaii Clean Energy Initiative)

(http://www.hawaiicleanenergyinitiative.org/)

How Hawaii is Transitioning From Oil Dependence to Solar Energy
Hawaii’s Clean Energy Challenge

(http://ecowatch.com/2014/02/19/hawaii-oil-solar/)

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