公投後,以何養綠?》1之1,燃煤與燃氣的價值重估

2018/11/26

焦點事件記者孫窮理、王子豪

曾為全球最大燃煤發電廠的台中火力發電廠,前方為其開放式的儲煤場(圖片來源:台灣水鳥研究群 彰化海岸保育行動聯盟,攝影:蔡嘉陽)。

「公投後,以何養綠?」系列分成三個部份,首先,將核能、燃煤、燃氣、再生能源等四個主要發電方式,拉回天平上,重新評價;接著會討論預計2025年在能源配比上高達50%天然氣使用,「實然」與「應然」面的問題,最後,會試著在「公投」、能源政策與環境正義上,提出問題與批判。

在「以核養綠」公投通過後,「2025非核家園」遭受巨大挑戰,面對的「核四重啟」與核電廠延役,重整關於能源、環境與社會正義間的衡平問題,以及接下來的思考途徑是重要而急迫的問題,邀請大家一起來參與。

7項通過公投案的屬性及效力,參閱:〈公投帶風向 延役重啟政治決定 反核運動面臨重大挑戰

十項公投結果出爐,第16案「以核養綠」以589萬同意票對401萬不同意票,同意票佔選舉權人29.84%,掠過《公民投票法》第29條門檻,這個十案中唯一效力最強的「法律複決」案通過,將使得《電業法》第95條第1項「2025非核家園」條款:所有核能發電設施,於2025年以前全部停止運轉的條文,將在公投結果公告後3日起失效(《公投法》第30條第1項)。

「重估價值」的嘗試

在核四封存、燃料束開始運出後,現有3座核電廠6部機組,最後除役的核三廠2號機,商轉執照期限到2025年5月17,之後,台灣就不再有核電機組,與「非核家園條款」本無關係。但這個條文,使3座核電廠延役,以及核四啟用,在法規上成為不可能,擁核人士在搬開這塊石頭之後,下一步就將啟動「重啟核四」的公投,於2020年總統大選,再綁公投。

核一廠除役計劃已經通過,1號機將在今年(2018)12月,正式開始除役,2號機也將在明年(2019)5月除役,公投通過,對此應無影響,但除役計劃尚未通過的核二廠,以及尚未提出除役計劃的核三廠,還有封存中的核四廠,「以核養綠」公投的通過,以及未來可能的「核四重啟」公投,為已經踏出的「非核」之路,投下重大變數。

歷經30年與藍、綠政府以及台電公司的對抗,終獲戰果的反核運動,現在竟由於「公投」反撲,面臨功虧一簣的危機。在這個時刻,我們認為,有必要對反核,乃至眼前整個能源政策,做一個重新的盤點,才能調整腳步,面對未來的挑戰。我們的方法,是把「核能」放回能源的選項裡,與「燃氣」、「燃煤」以及「再生能源」,做一個「重估價值」的嘗試,重整思考的理路。

希望各位朋友能耐心花一點時間想想,自己為什麼反核或擁核的原因;公投已經過去,各種攻擊防衛的立場表達,先放到一邊,從頭開始。

變動中燃氣燃煤優劣比較

台灣燃煤與燃氣發電在區域性空氣污染表現的比較(點小圖看大圖):

在碳排放上的比較(點小圖看大圖):

首先,我們先從同為「化石燃料」的燃氣與燃煤開始。

燃氣比燃煤好,哪裡好?為什麼?

火力發電廠最顯著的危害,就是空氣污染,空污又可分為造成全球暖化的「溫室氣體」,依據《京都議定書(Kyoto Protocol)》的定義,有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、全氟碳化物(PFCs)、氫氟碳化物(HFCs),以及六氟化硫(SF6)6種。而區域性的空污則是指「懸浮微粒(PM10)」、「細懸浮微粒(PM2.5)」、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx),與各種有害的重金屬等污染。

在區域性的空氣污染方面,燃煤發電由於燃料煤本身含硫,燃燒時產生的硫氧化物百倍於燃氣電廠,硫氧化物經過光化作用後,再產生PM2.5,讓危害更形加重,此外,在氮氧化物的排放上,雖然沒有硫氧化物差距來得大,但燃煤也仍高於燃氣,而更嚴重的還有煤裡面的雜質含有重金屬等有毒物質,這是燃煤比燃氣對人體傷害性更嚴重的主要原因。

單從「燃燒」本身的二氧化碳排放上,燃氣基本上也比燃煤好,不過,在燃燒之外,液化天然氣在進港後,卸收、儲存、汽化、輸送…各階段都有較二氧化碳更嚴重的甲烷洩漏問題,如何妥適有效地降低洩漏率,這是燃氣在「溫室氣體」排放上的一個重要課題。

燃氣在碳排上,比燃煤表現好,很重要的原因,在一個是固體、一個是氣體。氣態的天然氣中的雜質較少,而固態的煤要純化、去除雜質,有先天的困難。此外,也由於天然氣為氣態,驅動發電機的方式,為直接將燃燒的氣,導入內燃式的燃氣渦爐,帶動發電機。

此時,要再設計連接一個外燃式的蒸氣渦輪,利用燃氣渦輪的餘熱,再連結另一組發電機發電,構成「複循環」,以增加單位燃氣的發電量,從而減低每度電的碳排,「複循環燃氣」沒有太大的技術障礙,目前台灣燃氣「單循環」機組僅存高雄小港的大林電廠5號與6號機,其中5號機將於明年11月除役,其餘燃氣機組,則都已經是「複循環」的了。

針對問題改善,與變動中的燃煤燃氣落差

不過,由於近年對全球暖化的重視,燃煤電廠的碳排問題備受質疑,一些相對應的技術也因應而生,像是增加蒸氣鍋爐中水蒸氣的溫度或壓力,使其遠高於水的臨界值,以增加渦輪運轉的效能,降低單位發電碳排的「超超臨界」(Ultra-supercritical)燃煤機組,乃至在末端的碳捕捉及封存(Carbon capture and storage,CCS,參考CCSa)技術,也已經在全球有逐漸增多的商轉案例。

更進一步,在燃料端上下功夫,就是把煤直接氣化,成為氣體的煤,在去除雜質上,會產生突破性的進步,同時由於煤已經成為氣體,也可以設計與燃氣相同的「複循環」系統,以增進效能、減少單位碳排,此種整體「煤氣化聯合循環(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC,參考)」機組,可以同時處理區域性的空氣污染及碳排放的問題。

以碳排放而言,「複循環燃氣」機組二氧化碳排放量為370kgCO2/kWh,而「超超臨界」燃煤機組,約為690到830kgCO2/kWh之間(台灣的深澳、林口、大林電廠的參考值為789kgCO2/kWh),「氣化聯合循環」燃煤的碳排為700kgCO2/kWh,但無論超超臨界或氣化聯合循環加裝碳捕捉及封存設備後,都可將碳排減至60kgCO2/kWh(參考)。

簡單說,若以台灣的現狀來看,特別是環團與一般民眾對「區域性空氣污染」的關心,可能更勝於對「溫室氣體」的關心,即便考量如大林、林口,或者已撤案的深澳超超臨界燃煤機組,燃煤與燃氣的確存在著非常大的落差,但若把眼光放到全球,以及將來已經可見的可行技術來看,簡單地把「燃煤」與「燃氣」對立起來,認為一定是燃氣好,這一個論點,可能愈來愈不是那麼地絕對了。

會把燃煤電廠減排的這個題目上,花這樣的功夫討論,主要在對於能源配比逐漸向燃氣靠攏,從而產生的安全性與適當性問題的憂慮,這些我們將在這個系列後續的討論裡,再加以延伸,不過,關於火力發電廠的話題,我們先打住在這裡,接下來,會從核電的部份,做一些探討。