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未來地球總體檢:我們還有下一個世紀嗎?

年近歲末,又度過忙碌的365天,終於可以喘口氣放鬆一下!挑間咖啡廳坐下,隨意看看有沒有重要的新聞,一翻開今天大大的頭條寫著:地球升溫超過攝氏3度、兩極冰層全部融化殆盡、生物大量絕滅⋯⋯這不是科幻電影,依照我們現在的能源使用狀況,這就是2100年時地球的模樣!

 

地球還有救嗎?

 

就在2014年年底,聯合國在秘魯利馬(Lima)召開氣候變遷會議,期望為2015年的巴黎氣候變遷會議打下共識的基礎。在這次的會議中,每一個國家都同意在明年會議召開時,提出各自處理溫室氣體計畫。這是自1997年京都議定書以來,首次成功通過的氣候條約。但先別高興得太早,每個國家要提出的計畫都是自願的,並且沒有訂定任何嚴格的監督機制!

 

2014年聯合國記氣候變遷會,圖片來源:VOX

2014年聯合國氣候變遷會議,圖片來源:VOX

 

氣候專家對這項決議有著褒貶不一的立場,有些人盛讚這是一次政治智慧的展現,一個具有實際意義的進步。充滿彈性的協議可以鼓勵國家與國家之間進行小規模的合作計畫,例如:最近中國與美國達成的協議,與挪威主導的雨林合作計畫

 

另外,有不同能源發展需求的國家,也可以根據自己的目標訂出合理的決策,例如:美國承諾將在2025年降低26%至28%的溫室氣體排放(相較於2005年)、歐盟計畫在2030年減少40%的排放(相較於1990年)、中國打算讓每年溫室氣體排放,在2030年停止上升,並提高再生能源的投資。然而,不少人認為這項協議根本就只是一張空頭支票,未來很可能大家啥事也沒幹。

 

但是不管如何,地球的未來仍然岌岌可危。依照現在的發展步調,地球的暖化程度仍會超過世界達成的共識:攝氏2度(相較於工業革命前)。

 

我們到底該怎麼做?

 

Google從2007年開始,就積極投入解決氣候與能源的問題。其中不乏一些具體的成就,比方說使用全世界最有能源效率的資料中心、購買大量的再生能源、抵銷公司的碳足跡。但最大膽、也最廣為人知的,是RE<C的計畫。所謂的RE<C就是再生能源比煤礦便宜的縮寫(Renewable Energy Cheaper than Coal)。然而這項計畫在2011年宣布失敗,因為計畫完全趕不上預期目標,大家被迫重新檢視可行性,思考到底出了什麼差錯。

 

Google的工程師們並不氣餒,他們重新審視每一個環節:我們到底有沒有希望?

 

我們先來看看這兩張圖:

 

最樂觀的估計,圖片來源:IEEE SPECTRUM

最樂觀的估計。(圖片來源:IEEE SPECTRUM)

不同模式的溫室氣體排放,圖片來源:IEEE SPECTRUM

不同模式的溫室氣體排放。(圖片來源:IEEE SPECTRUM)

 

經過一段時間的研究後,他們發現依照現有的再生能源進展速度,假設太陽能、風力發電、儲能裝置與電動車的成本大幅下降,美國將能夠在2050年時降低55%的溫室氣體排放。然而由於二氧化碳在大氣層停留超過一個世紀,減少55%的溫室氣體排放並沒有太大的幫助。如果真的要改變這個趨勢,必須要有極度便宜的零碳排放能源,足以取代所有的溫室氣體排放能源,同時找出從大氣中抓取並儲存二氧化碳的方法。

 

面對現實才是最好的解藥

 

期望政府補助與管制石化燃料價值是並不可靠,更不用期待人們會主動選擇賠錢貨,面對現實才是最好的解藥:我們必須在接下來的40年內,開發出便宜到足以讓能源公司都願意採用的零碳排放能源。到底有多便宜?未來必須開發出來的再生能源,包括營運與維護的花費,還必須能夠使電力公司賺錢,並與天然氣跟煤炭競爭,每度電只能賣0.04至0.06美元。單單看這項任務,真的非常、非常的困難!

 

然而,希望仍在,電力的價格會隨著供應的方便程度調整,與長途運輸的電力損失有關,美國的居民電力收費從每度0.09到0.20美元不等,如果我們可以讓發電能源分配妥當,就可以降低用戶端的成本,賣得比0.09到0.20美元便宜許多,如此一來可以賺錢的零碳排放能源就有機會了!

 

很可惜,現今大多數的再生能源都不具有這麼大的配電彈性。比方說太陽能發電,雖然可以在每個家庭的屋頂裝配,依照個別用電需求產電,但是如果陰天就沒戲唱了!然而,如果我們可以發明這種具有配電彈性的電力系統,讓地區的用戶即時互動,賣電與買電,也許透過競爭,電價就有壓低的機會。同樣地,耗電的大公司(比方說:水泥製造廠),也不會搞賠錢生意。除了便宜的零碳排放能源之外,如同前面所說的,我們必須增加植林以做為固碳之用,並開發破壞性的創新科技來儲存大氣層的二氧化碳。

 

產業需要脫胎換骨

 

針對以上的問題,Google的工程師們還沒有最好的解答,然而不管如何,都亟需創新的科技來拯救地球。

 

讓我們再來看看這兩張圖:

 

Google產業資源分配,圖片來源:IEEE SPECTRUM

Google產業資源分配,圖片來源:IEEE SPECTRUM

美國研發設計的資源結構,圖片來源:IEEE SPECTRUM

美國研發設計的資源分配。(圖片來源:IEEE SPECTRUM)

第一張圖也就是Google最廣為人知的創新結構,就是70-20-10法則。企業必須投入70%的資源供核心業務之用,20%的資源用於業務相關但創新的科技,10%用於破壞性的創新研發。然而第二張圖是美國研發設計產業結構,90%的資源投入核心業務之用,僅有0.1%的資源投入創新科技與破壞性創新的研發,將近10%的資源投入在不具競爭力的能源科技開發上。如果我們真的要扭轉趨勢,必須投入更多資源,幫助具有實質產出效益的能源科技開發。

 

現況與未來

 

我們不斷地在石化燃料的依賴,與再生能源的發展之間掙扎前行。2014年也不例外,是再生能源緩慢前行的一年。

 

海洋發電被視為最具潛力的再生能源,然而數個海浪發電的計畫規模縮減、甚至取消;美國的離岸風力發電基本上沒什麼太大進展。歐洲的離岸風力發電穩健成長,逐漸成形。而2014年較為意外的是太陽能發電,美國的太陽能發電由於政策鼓勵的因素,成長了36%;太陽能發電大國德國甚至打破紀錄,在六月的某個艷陽天太陽能發電產出了一半的總電力需求

 

2011年的福島核災,加深了民眾對再生能源的期盼。但在2014年國際原油價格腰斬,大家對再生能源的投資誘因與信心再度下降,接下來是否會阻礙再生能源發展,影響民眾對再生能源政策的支持還有待觀察。但不論是國際合作與創新科技發展,兩者都勢必要加速腳步。

 

 

參考資料

  1. IEEE SPECTRUM: What It Would Really Take to Reverse Climate Change
  2. IEEE SPECTRUM: 2014 Renewable Energy Recap: Stepping Backward, Crawling Forward
  3. Vox: Lima climate deal: Every single country now plans to tackle emissions. Sort of.
  4. Vox:The Lima climate deal is largely voluntary. That may be its biggest strength.
  5. International Energy Agency‌: Signs of stress must not be ignored, IEA warns in its new World Energy Outlook
  6. Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim?
  7. European Wind Energy Association: The European offshore wind industry – key trends and statistics 1st half 2014
  8. Solar Energy Industries Association: United States Installs 1,354 MW of Solar in Q3 2014
  9. BBC: Falling oil prices: Who are the winners and losers

封面圖片來源:In 2040, Fossil Fuels Still Reign

About 許 瑞福

許 瑞福
許瑞福,台大電機系畢業,目前就讀台大電信所碩士班,同時擔任維京人酒吧營運長、美商英特爾公司實習生、現任行政院青年諮詢委員會委員、並曾為《與其替老闆賣命,不如為自己拚命:台灣科技創新教父給青年的20堂創業課》一書擔任撰稿作者。曾經於大四時短暫擔任一家公司的商業顧問,並在上百位政府官員、企業家、創投面前進行英文募資簡報。時常沉浸於科技與人文之間的奇思繆想,對教育議題充滿熱忱,期許自己左手接電路板右手寫文章。平日熱愛與人討論任何事務,思考不同觀點,有任何想法指教歡迎來信:[email protected]
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