「初級能源供應」如何誤導眾人低估綠能潛力?

能源統計學:科學方法亦具政治性的最佳範例

Tony Yen
Tony Yen
Nov 2 · 6 min read

我發現「初級能源供應」這個觀念常常被誤讀,因此一直想找個時間做簡易說明。事實上,即使是在能源轉型支持者陣營裡面,也出現過「100%綠能供電很容易,但100%綠能供應初級能源很困難」、並直接拿目前的初級能源供應數據做說明的錯誤論據。

能源轉型唱衰陣營就更不用說了;我常常看見國際擁核人士拿底下這種圖表,嘲笑綠能只佔2%、遠不及核能之類的說詞。

IEA統計世界各能源別初級能源供應供應佔比。資料來源

不過,只要再去查世界各能源別佔「最終能源需求」的比例,就會發現核能的佔比相較於初級能源供應減少、水力和當代綠能的佔比卻都增加了。

REN21統計世界各能源別最終能源需求供應佔比。資料來源

這中間究竟發生了甚麼事情?

源自核火能源產業的統計方法

要了解初級能源供應與最終能源需求統計結果的落差,必須先理解傳統能源學界為什麼需要區分兩種統計數據。這是因為在過去核火主導能源產業的時代,大部分的能源供應(水力除外)都是透過燃燒能源載體來發電/供熱的,不管這個能源載體是燃煤、燃氣、石油、還是濃縮鈾。

而在燃燒能源載體的過程裡,或多或少都會有必然以及額外的能源效率損失。能源載體原來具有的能源,和實際燃燒加熱鍋爐後能產生的電力,因為不同的技術和操作裝況,可能差距1.5到3倍。比如說,複循環燃氣機組的能源轉換效率有60%、新型硬煤機組有44%、核能則通常設定為33%。

在一個以核火為主的能源系統當中,區分初級能源供應和最終能源需求便有其合理性;不論是化石燃料還是核燃料,開採、提煉都需要額外的環境與經濟成本,因此我們除了知道自己最終的能源需求有多少之外,知道源頭需要多少能源載體供應這個最終需求也很重要。

綠能的初級能源供應:不容於傳統定義,乾脆刻意低估

現在,當風能和光能的發電佔比大量增加、乃至於無法再繼續自能源統計數據中忽略時,我們卻遇到一個難題:風能或光能並沒有可供計算初級能源供應的能源載體!或者說,因為風能和光能不需要燃料即可發電,它們也因此沒有傳統定義下的能源載體。

原本,有一個辦法能夠維持初級能源供應的內生一致性,那就是將風能的能源載體定義成「具有動能的空氣」、將光能的能源載體定義成「打到太陽能板上的光子」。但是這樣一來,計算風能的初級能源供應時需將風能發電量乘上約2.5倍(注)、計算光能的初級能源供應時則須乘上約5倍。
(注:目前風能機組的能源轉換效率大約是理論上限Betz Limit的60到70%)

綠能的數據變得太高,傳統能源業者會跳腳,所以國際能源總署的做法最後就變成,計算傳統能源的初級能源供應時按照舊的統計方法,計算風能或光能的時候卻只計算它們的發電量…但這不是變相高估傳統能源的佔比、以及低估綠能的佔比嗎?沒辦法,IEA一直到現在還是有很龐大的核火勢力在主導內部運作:即使晚近該機構有一些部門針對電力系統彈性離岸風能有令人耳目一新的報告,該機構仍年年低估綠能成長量、並提出對核能過於樂觀的預估。

IEA對綠能成長長期的、系統性的低估,遭到許多能源轉型學界和業界人物詬病。資料來源

許多研究和報告按照IEA的能源統計方法計算初級能源供應和最終能源需求,因此得出一些初看矛盾、其實卻很合理的結論:比如說,諸多研究顯示能源轉型過程中,即使最終能源需求是增加的,初級能源供應量卻很可能減少;這純粹是因為傳統能源轉換成綠能的過程中,初級能源供應按照定義就會自動下降。

單純將傳統能源換成綠能就會使初級能源供應的統計量下降。資料來源

或者,當有些報告給出「綠能在2050年佔初級能源供應總量的50%」之類的數據時,我們必須意識到這代表綠能佔最終能源需求的比例只會更高:把傳統能源佔的那50%除2的話,綠能在最終能源需求的佔比就有67%。

當一份報告預估2050年綠能佔初級能源供應50%時,實際上綠能佔最終能源需求的比例可能有67%以上。資料來源:DNV GL能源轉型展望2018年版。

既嘲笑綠能轉換效率不足、初級能源供應又不將其納入考量的能源統計自助餐需要變革!

有些能源統計試圖彌補這項荒謬之處。比如,BP計算再生能源的初級能源供應量時,便有將風能和光能發電量乘上一個係數,試圖讓綠能和傳統能源的立足點相同。

然而我認為,基於風能或光能等現代再生能源不需要燃料做為能源載體的特性,已經有足夠的理由使我們重新思考計算初級能源供應的必要性了。除了前面提供的REN21的圖表以外,IRENA的報告裡面也不再討論初級能源供應,而直接把焦點放在綠能在最終能源需求的佔比上。

國際再生能源總署IRENA的報告中不再討論初級能源供應、僅聚焦於綠能在最終能源需求的佔比。資料來源

「初級能源供應」正如同「基載電力」,是在核火為主的能源系統中才具有討論意義的觀念;隨著綠能開始主導全球的能源系統,使用這樣的統計指標的意義會越來越小,甚至只會誤導沒有相關背景知識的社會大眾,造成大家低估綠能發展現況或未來潛能。這些都是能源轉型過程中不樂見的後果,也正是為何此種統計指標應該廢除的原因。

而在IEA和世界各國政府跟上潮流、廢除這種統計指標以前,我們能做的就如同IRENA或REN21一般,盡可能將所有的討論拉回真正有意義的最終能源需求上,無視那些基於初級能源供應而推論「能源轉型不可行」的說法。

(本文原載於媽媽監督核電廠聯盟粉專上)

Tony Yen

Written by

Tony Yen

A Taiwanese student who studies Renewable Energy in Freiburg.

能源轉型文摘

這系列文章收錄各種能源轉型最新的學術研究、新聞或文章。

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