三年後(2014年更新),沒想到會再一次更新此文章,主要是看到這個公投連署的網站,我認為這是解決核四問題的最好方法,而且公投案的主文:你是否同意新北市台電公司核能四廠進行裝填核燃料棒試運轉?我也認為很洽當,所以不論你是支持還是反對核四,我都希望大家能去連署讓這個公投案能成案,如果成案也希望大家踴躍去投票,用選票讓這個爭議多年的問題解套。經歷過太陽花學運後,民眾應該要知道最重要的一件事:自己的權利是自己爭取來的,默許是不會得到任何東西。我支持連署,但如果要問我目前對核能、核四或再生能源的立場,我想先請大家看這個網站,有人可能不喜歡聯合報,但裡面的文章我大多看過,並沒有太明顯的偏頗。最後我的看法是在還沒有穩定的再生能源之前,面對暖化問題,我在安全無虞的限度下支持核能,但老實說我對核四(台電)沒太大的信心,而再生能源確實應該納入台灣未來的能源政策中並持續發展,當哪天再生能源的穩定度足以擔任基載發電並在可承受的發電成本下,我支持隨時讓核電停機



  沒想到還會有機會回來更新這篇已經將近兩年前寫的文章,說真的,在接收到越來越多消息後,我也開始納悶核四在搞什麼碗糕,如果還有人看到這篇文章,第三段的結論是短期目標,請自行斟酌。(2013年更新)



  本來以為不會有時間來寫這篇文章,主要是個人覺得,直到寫這篇文章為止,資料的收集仍然不足,個人也不是這方面的專家,加上離311地震越久,我想越少人關心這議題,只是,好巧不巧,本來周日要花時間填寫美簽線上申請表(B1/B2 DS-160申請表),填到一半(其實我也不知道後面還剩多少問題要填),發現要填護照號碼,這下好了,我護照去年就到期了,我明天才要跑外交部申請新護照,等於申請表只能填到這裡,時間就空了下來,才有時間把過去蒐集的資料整理一下,不過,這些資料可能會是過期的,或是被我錯誤引用,有這些情況,麻煩告知我一下。

  前言

  自從日本福島電廠因為海嘯導致廠外發電機失效引起5級(日本自己認定)的核災,讓國內沉寂一陣子的反核團體又開始浮上檯面,甚至因為大選將近,一些要參選的政治人物也搭著這順風車發表自己的能源政策,事實上,我相信所有人(含我本人)都會期待非核家園,畢竟不管多厲害的科學或工程,都不敵大自然的力量,即使發生大地震、大海嘯或其他天災的機會很渺小,一旦發生,加上電廠的處理不夠明快,有效地處理危機,天災加人禍的代價是非常高的(福島電廠事件目前看來人禍因素遠高於天災因素),不過有些事情就是得跟現實妥協,特別是扯到錢的時候,在薪水不漲,什麼都漲的情況下,我不清楚會有多少人(公投?)願意用更高的電費逐步淘汰核電廠(事實上,這些政治人物恐怕也無法精算出要多加多少電費了)。在討論如何邁向非核家園之路前,先討論幾個影響決策的因子(factor)。

  因子1:台灣的發電比例

  要討論廢核電廠前,先看一下目前台灣各種發電方式所能提供的發電容量比例,下表示整理2010年台電公布的數據(第2頁左方)

原料 方式/廠/民營or台電 容量 (GW) 小計 (GW) 比例 (%)
2010年裝置容量
核能 核一廠 1.272 5.21 (不含龍門) 12.6 (不含龍門)
核二廠 2.01
核三廠 1.923
龍門廠 (未完工) 2.7
風力 台電 0.49 0.49 1.2
火力(媒) 民營 3.11 11.91 29.1
台電 8.8
火力(油) 台電 3.64 3.64 8.9
火力(天然氣) 民營 4.6 15.2 37.2
台電 10.6
水力 抽蓄水力 2.62 4.58 11.2
川流水力 1.96
太陽能 台電 0.0004 0.0004 0.001
總計   40.91 40.91 100.2 (四捨五入後累計)


  上述表格是指當台電或民營電廠所有發電機組滿載時所能發的電量,但並不是指台電都是以上述的方式發電,首先所有的發電機組都需要維護,例如核子反應爐大約18個月停機更換燃料棒與大修(東西不一定會壞,但趁更換燃料棒進行檢修),另外像風力發電,如果風速不夠(未達3 m/s),或水力發電因為缺水不再實施放水(抽蓄水力除外)等因素不發電,因此,台電會根據用電情況,進行配電的動作,同一頁右方是實際的發購電量數據,單位是億度(億千瓦小時),這是2010年根據尖峰、離峰、維護等情況,各種發電方式所佔的比例,可以發現使用核能的比例提高到19.3%;可能受氣候影響,風力降到0.5%,水力也降到3.5%;去年油價、天然氣價格飆漲,火力部分,使用油跟天然氣發電的比例下降,而燒煤比例提高;因保護政策和基載運轉優先的關係,民營電廠的比例大約不變,此外還加入汽電共生(垃圾焚化爐等)的4.6% (可能是在尖峰時間時加入)。

2010年發電比例
  核能 風力 火力(媒) 火力(油) 火力(天然氣) 水力 汽電共生 總計
比例 19.3% 0.5% 40.4% 3.8% 28% 3.5% 4.6% 100% (2703.8億度)


  由於每種發電方式都有其限制,根據穩定性,分成基載、中載與尖載機組,簡單說就是能時常保持運轉並提供穩定電力的為基載,以上述幾種發電方式,台電選擇川流水力、燒煤與核能為基載,這非常合理,恐怕沒甚麼人可以接受沒風時,連基礎的電力都會無法提供(停電),但也不全是當沒超過基載容量就不使用中載或尖載機組,這三者的比例約是基載55% ~ 65%、中載15% ~ 30%,而尖載則是10% ~ 15%,畢竟電一發出來就要用掉,除非我們去蓋超級大的蓄電池把電存起來。水庫放水、起風等適合水利和風力風電的情況某足下,大多數的機組都會運轉發電但調整其他發電方式各機組的負載情況。

  因子2:備用容量(備載容量)

  看台灣的發電容量與發電比例後,接著看電是不是真的不夠用?2010年的總發電容量是40.91百萬千瓦,而我所找到的2010的尖峰負載是35.85百萬千瓦,根據台電的公式,備用容量率是40.91 (淨容量) - 35.85 (尖峰負載)除以35.85,得到14.1%,或許是我計算方式錯誤,這跟之前一些政治人物所使用的數據不太一樣(超過20%),另外一個原因可能是四季用電尖峰差距太多,上述的報導是2010年的7月3日,當天溫度達攝氏36.8度,大家都嫌熱空調狂開,用電量自然也就上升,隨著產業、人口等因素,尖峰負載隨時都會變化,就連同一天的白天晚上都會不同,而備用容量是指當機組需要維護而停止運轉,或是因為跳電其他原因,還有多少電能使用,單看14.1%也許還綽綽有餘的感覺(離法定的15%),但如果考慮南電北送的因素,就會發現北部的負載遠高於南部的負載,如果以地區分開來看,也許北部的備用容量根本就不夠(可惜沒找到相關的數據),這太概也是台電這麼堅持要龍門核電廠的原因了(但這則新聞讓我很懷疑台電對未來發電的規劃,還是說台電所謂的不缺電是已經納入龍門廠?)。

  既然南電能北送,那不就好了,何必在北部再弄一座核電廠?原因主要還是傳輸電力的過程中會消耗電力,也就是傳輸消耗,雖然以前國中或高中物理會這樣教:『電力在傳送之前會先升高電壓,降低傳輸的電流,藉此減少傳輸消耗,到達終端時再變壓降回220V或110V』,但不論怎樣的減少傳輸消耗,越長的傳輸距離也就表示越多的消耗,影響傳輸效率的還有傳輸線的老舊、使用的材質(銅or鋁)。根據台電的資料(第56頁),傳輸消耗約是5%左右,為了減輕傳輸的消耗,就近供電是最適合的方式。至於台灣到底需要多少的備用容量率?也許檯面上的政治人物少說點話,讓專業人士出來說話較為恰當,當然,是指台電以外的專業人士,不然很多環保團體又會說台電的數據不可信。

  因子3:溫室效應(二氧化碳)議題

  說了這麼多,但為什麼非用核電不可?主要是因為溫室效應跟二氧化碳議題,回頭看先前提到的基載發電方式:火力與核能,其中火力所展生的二氧化碳相當的多,當然,開採火力發電所需要的媒、天然氣與石油所產生的二氧化碳不計,產生核燃料與處理核廢料過程中的二氧化碳也不計的話,相較下,核能幾乎是不排二氧化碳的,如果考慮整個發電過程,從原料到廢料處理,核能每千瓦小時的碳排量是66.08公克,相較之下,燒煤不含運送及開採每千瓦小時的碳排量是1021公克(2249 lbs/MWh),油每千瓦小時的碳排量為759公克 (1672 lbs/MWh),天然氣每千瓦小時碳排量是515公克 (1135lbs/MWh),這讓幾個先前主張廢核的歐洲國家又開始考慮使用核電,台電2008年的碳排量為8293萬公噸(第58頁),如果台灣之後也簽訂京都議定書購買碳排量,以美國的芝加哥交易所每噸價格1.68美金計,約要1.4億美金,如果是以歐洲的交易所價格3.65歐元計,大約要3億歐元,這些恐怕都要加到電費中,有多少人能接受呢?

  也許談錢太過俗氣,畢竟碳交易並不是讓已開發國家透過交易像未開發國家買碳排量後,繼續肆無忌憚地排放溫室氣體,而是希望以價制量,減少已開發國家的溫室氣體排放,那台灣呢?台灣要簽訂京都議定書的機會不大(即使我們想簽,我們也不是聯合國的會員國),而且京都議定書也快要失效,在新的約定出現之前,我們似乎不用擔心碳排的問題,但之後如果新的約定(哥本哈根後繼的會議)強制所有國家加入,台灣2006碳排總量是256百萬公噸(已調整),平均每人則是11.01公噸,調整後超額排放量是148百萬公噸,我們要如何處理這148百萬公噸?雖然剛剛台電的碳排量是2008年的數據,但假設比例不變,台電的碳排量佔全國碳排量的3成,因此要調整碳排量,就先從肥貓下手,台電(台塑)首當其衝,台電要調整碳排量,當然也就是調整火力發電的比例。

  因子4:除核電以外,其他發電方式對環境的影響

  除了核電之外,其他發電方式像是風力、水力、太陽能不都是很環保的發電方式?以碳排量來看,這幾種發電方式並非零碳排,和核能一樣,加入建築和(太陽能板)生產過程後,從Wiki上的資料(在環境影響小節的圖中),上述發電方式的碳排量確實比核電少,分別是9 ~ 10 g/kWh、10 ~ 13 g/kWh和13 ~ 32 g/kWh (不同的太陽能發電方式),除了這些發電方式會被氣候影響的不利因素(沒風無法發電、陰天下雨無法發電)外,這些發電方式還是有其他環境生態的影響。以生產太陽能板為例,太陽能板目前的生產方式和矽晶圓類似,除了需要大量的電(從哪來?)之外,還需要大量的水來清洗化學藥劑,清洗後的廢水該怎麼處理;水力發電則需要建築水壩,但水壩一蓋下去,會影響這條河流中生物的生態,例如返游魚類會被水庫給卡住,台灣這幾年已經為了要不要建築水壩吵得不可開交,為了水力發電蓋水壩大概是不太可能了;風力發電對生態的影響大概是最小的,但飛在空中的鳥,真的要像吳揆說的要聰明繞過風力發電機的扇葉,不然被打到是會死的。

  我個人認為最不環保的發電方式是燒煤的火力發電,從這張圖可以發現:原來不是只有核電廠附近才有輻射,燒煤的火力發電廠也有輻射,甚至比核電廠還高,其實只要從地球挖出來的東西,多多少少含有微量輻射元素(鈾、鈽等),只是非常非常微量,但燒煤的火力發電廠以幾噸幾噸為單位在燒,當碳都被燒成二氧化碳、硫被燒成二氧化硫,這些微量元素卻剩下來,最後火力發電廠就像是精煉廠一樣,從Wiki上的資料,一座1百萬千瓦的煤火力發電廠每年可能產出34公斤的鈾235,有意思吧!至於某位貨運界的大老闆認為用火力發電取代核能最好,我實在不敢苟同,除了煤之外的油,即使不會產生放射性物質,在無法百分之百燃燒完全以及多少都含有硫的情況下,二氧化硫所在成的酸雨對環境的影響也很大。更不用說剛剛提到的二氧化碳問題,我想他會這麼認為,可能跟很多石化老闆的心態一樣,不是那麼在乎二氧化碳對生態的影響!

  那生質能呢?先前大砍森林改種棕梠樹為了生產棕梠油,造成大量森林消失的生態浩劫事實被爆發後,生質也開始被質疑其是否真的環保,加上這幾年天氣氣候異常,食物都不夠吃了,還要拿玉米去生產酒精或生質能嗎?所以,所有的發電方式都會對環境造成影響,核能亦是,而且他的影響(輻射汙染)會讓人們害怕,但其他發電方式造成的影響人們似乎沒那麼害怕?也許像是極端的環保團體所說的,人們還是回到不用火之前的生活方式好了,這樣最環保!

  因子5:高耗能產業

  政治人物說要調整產業結構,減少高耗能產業,讓台灣用電下降,這個出發點很好,但台灣的高科技產業和石化產業,幾乎都可以算是高耗能產業,當台灣去掉高耗能產業後,還剩下什麼?服務業、金融業、餐飲業、農業、軍公教和觀光業?也許我太極端了,可能剩下很多產業,也會新興很多新的產業,但對於那些本來已經從事高科技產業的工程師,強迫性的轉業恐怕很難讓人接受。

  那最近很流行的雲端運算呢?這或許是一個把高耗能的東西丟到國外的好方法,雲端運算需要一朵擁有強大無比運算能力和儲存能力的雲,這朵雲是高耗能的,耗能到可能需要冷卻塔(不知道什麼是冷卻塔,去看一下很難死終極警探4.0),但可以不要放在國內,丟到對岸或是美國,只要有夠快的頻寬(日本都已經100個妹了,中華電信還主打20個妹),台灣就能享受雲端運算,這前提是其他國家都是笨蛋,不知道雲是高耗能的,而且海底電纜都是不會斷的,不然Google何必在全球設立資料處理中心,為了讓雲端運算能夠穩定、提高速率和維持運載能力,雲也是要分散世界各地的,台灣如果沒有雲,則這個產業的命運就交到國外手中了。

  我不認為政治人物會挑戰選票,當上述這些人可能會失去工作時,票是不會投給這些政治人物的,而這些可能失去工作的人,擁有的選票也十分可觀,被迫調整的產業老闆,可能也會調整給予政治人物的政治獻金,所以調整產業結構這個方向,失敗的機率相當高...

  因子6:面積、資源與電價

  一個喊油價凍漲的政黨,願意電價漲價,真是令人可敬,但就像先前所說的,多少人願意買單我很懷疑?事實上漲電價是對的,以價制量的觀點,要實質降地用電量最好的方式就是漲價,台灣的用電習慣不是挺好,以自己的實驗室為例,離開實驗室後會隨手關閉電腦的人不多(我是其一),即使是冬天,實驗室還能保持23度的舒適溫度,這都是電腦排出的廢熱所致,即使以學長身分說了很多次,還是常常在隔天早上到實驗室後看到不少部電腦是開著,就算達不到連插頭都拔掉的習慣,台灣至少要做到隨手關燈關電腦吧?那也許台灣不需要發這麼多電也說不定,如果那個政黨敢在執政後宣布電費調漲,我真的深深佩服。

  影響發電成本的因素很多,核能有核燃料的取得、核廢料與風險處理;火力則有煤、天然氣與油的取得,偏偏這三者在台灣本島的量十分稀少,都得靠進口;水力則需要水(廢話),但台灣連生吃都不夠因地形關係水資源也是十分缺乏;太陽能跟風力除氣候(陽光與風速)會讓發電經濟效率降低外,還有面積問題,風力發電機和太陽能發電機組,相對於其他發電方式,發電量都比較小,目前風力發電大的機組約有5 MW,主流的機組約2 MW,和動則百萬千瓦(GW)計的火力或核電相比,要達到同樣的發電容量,需要相當多座機組,姑且不管大機組要多少錢,光是安置這麼多機組,相對也需要合適的地點與面積,以德國為例,2004年,全國安置1.6萬座(16017座以上)的風力發電機,總容量才達16.63 GW (1662.9萬瓩),如果要取代台灣三座核電廠(5.21 GW),至少要安置超過5000座,如果考慮有風、無風、颱風或維護等問題,可能要超過6000座,適合風力發電的地點台灣有(但不多),那面積呢?比國土面積,台灣(35,980平方公里)約是德國(357,050平方公里)的十分之一,南部可能還好,但最缺電的北部可是寸土寸金啊!太陽能也有同樣的問題,更別說太陽能板發出的電是直流電,為了長途傳輸,還需先轉成交流電,這轉換也是一種消耗。

  所以,到底不同發電方式的成本是多少?為了避免台電公布的數據不公,我找了Wiki上的數據,英國2010的預估發電成本:

英國預估2010的發電成本
  先進核能(使用複合式核燃料) 路上風力 生質能 天然氣加CO2處理費用
英鎊/MWh 80 - 105 80 - 110 60 - 120 60 - 130 (55 - 110)
  煤加CO2處理費用 海上風力 潮汐發電 太陽能
英鎊/MWh 100 - 155 150 - 210 155 - 390 125 - 180


  表格中天然氣裡括弧是指不加二氧化碳處理的費用,看來似乎還是傳統的發電方式(核能、路上風力和火力)成本較低,不過火力要處理煤、天然氣與油的購買成本與取得來源;台灣如果可以處理海上風力遇到颱風的問題,和海上機組對海洋生態的影響,海上風力雖然稍微貴了點,但海洋面積廣大,是一個可以考慮的方向;潮汐也蠻適合,但成本相當高;太陽能亦不是不能用,但我認為不是採用集中式太陽能電廠的方式。總之,活在現實中,不得不面對現實中錢的問題,甚至錢是決定使用哪種發電方式最主要的因素。

  路在哪裡?

  說了這麼長,那路在哪裡?我不敢說我提出了銀子彈的解決方法,但可以是一個考慮的方向:以分散式的發電系統降低對集中式發電系統的依賴。首先,因為受氣候影響與傳輸消耗,風力發電和太陽能發電都不適合用在基載發電與集中式發電,因此,風力發電與太陽能發電最合適用在分散式上,例如大型的公共設施(機場、運動場或公家機關部門等)到小型的公共設施(路燈、停車場收費機等),都加裝風力發電或太陽能發電及蓄電池,並不是求讓這些設施達到百分之百自我供電,而是降低這些設施對台電的依賴,其實我在澳洲的伯斯就看所有的停車場收費機和路燈都有一個太陽能板和電池,如此,白天充電,晚上則使用電池,只有當氣候連續不佳好幾天時才使用台電的發電量,最重要的是這是政府馬上就能夠做的事,不需修法,只要編列預算即可

  第二是要求企業,特別是高耗能產業,也要加裝風力發電或太陽能發電裝置,基本上這些企業肥的像什麼一樣,雖然整天跟政府哭窮,但看那些大老闆出手之闊氣,很難讓小老百姓相信他們很窮,所以我不建議政府補助,而是以立法的方式強制加裝,讓企業盡一點社會責任。和企業相比,一般的家庭用電量其實沒那麼大,但可以用補助的方式鼓勵民間加設風力或太陽能發電,特別是偏遠地區,為了傳輸電力,台電在台灣各地拉傳輸線,即使在深山也有,問題是那些線往往也是破壞風景與生態的元凶,如果能讓偏遠地區達到對台電零依賴,也是十分好的一件事。

  在安全充分檢驗後,讓龍門(核四)商轉,這似乎跟我說的非核家園之路有衝突,在減少二氧化碳的排放前提下,我反而認為應該先讓發電效率不佳的火力發電廠除役,只留下高效率的火力發電廠或升級效率不好的發電廠,並加裝二氧化碳處理裝置。以漸進式的步伐,先趨近零核災,以目前從媒體得知的資訊,福島失去外電後的危機處理相當有問題,但也不用因此認定台電也會有相同的問題,不過,確實要加強核災的演習,甚至制定危機處理計畫,例如:當緊急發電機無法供電,如何在電池能供應緊急冷卻系統的8小時內,從核電廠以外的地方取得發電機並恢復供電。之所以考慮龍門商轉,是因為核輻射會讓建築與機組加速衰老,與其讓老舊的核電廠延役,不如讓安全的新核電廠取代舊的核電廠,再次強調,龍門能否商轉是根據安全性的評估與檢驗,如果不放心台電,建議採用國外第三方檢驗的方式,如果龍門能夠商轉,2.7百萬千瓦的發電量,就可以讓核一廠除役。等到有更經濟安全與更適合台灣的發電方式後,之後才考慮其他核電廠的除役。

延伸閱讀:

1. 合理、實際的做法—核能,不能輕言放棄的選擇
2. 泛科學上『未來能源』的文章列表
3. 日能源新計畫,核電列重要電源
4. 都是文章太聞聊,那就來看個影片吧(有中文字幕)

 

 

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留言列表 (4)

發表留言
  • Lusi
  • 寫的還蠻中肯的.
  • 訪客
  • 寫得真好, 環保, 反核都不能只是空談
  • Michael Huang
  • 感謝您的分享!上了一課!可否也分析一下地熱發電的可行性呢?
  • 林拉拉
  • 我找了好久,終於看到這篇有建設性、不偏頗、並且能夠讓我理解的文章了。謝謝您花時間整理這篇。