淨零碳排與生成式 AI 為近年兩大議題,長期來看全球電力增長趨勢無庸置疑,如何低碳、甚至零碳滿足日漸攀升的用電需求,已經成各國與各大企業的挑戰。根據國際能源署(IEA)資料,全球資料中心的總用電量將在 2026 年超過 1,000 TWh,相當於日本全國的一年用電量總和;再加上運具電動化及無碳化長期趨勢不變,預計 2030 年電動車銷售達到總汽車銷量 67%,未來用電量將會持續增加。
集邦科技(TrendForce)分析師何文暉表示,未來再生能源發電佔比將持續提升,但無法成為單一發電技術來滿足用電需求,能源轉型的終極目標是建立「穩定、低碳」電力結構,需要多項能源技術共同並行。
那麼在電力規劃上,如何一方面滿足不斷提高的用電需求,又要符合低碳無碳能源呢?
何文暉指出,目前太陽能與風力發電成本已經大幅下降,比傳統火電還要平價,因此各國才可以大規模發展並推進許多風光計畫。即使太陽能與風力發電為間歇性能源,但是搭配成本大幅下降的鋰離子電池儲能系統,也可以達到穩定電網的功用,未來長時間儲能應用,也有液流電池作為輔助。
掌握關鍵技術與市場,中美盤據太陽能前十大龍頭
太陽能系統對安裝場景的要求較低,太陽能板只要有日照即可發電,已廣泛設置在屋頂、地面、水面等應用。何文暉認為,目前部分太陽能廠商也已實現全流程零碳化生產,在此前提之下,對環境的污染程度其實遠低於其他能源。
目前太陽光電技術面,製作太陽能電池的矽晶圓有 n 型與 p 型兩種,其中 n 型 TOPCon 太陽能電池已經成為主流,在 2024 年迎來需求起飛,產能佔比已經來到 57%,第二名則是 p 型 PERC 電池,佔比約 32%。何文暉認為,以太陽能產能、出貨量等排行榜來說,強者恆強趨勢愈來愈明顯,前段廠商與去年雷同,雖然排名有變化但前十大還是比較穩定,如中國阿特斯、隆基綠能、晶科能源、天合光能、晶澳科技,以及美國First Solar等為較為穩定的太陽能企業。
近年來政府推動能源轉型,元晶、聯合再生、茂迪、安集等台灣重要本土太陽能廠商,也積極從既有的電池、模組等上遊製造業務,向下跨足投資太陽能電廠。
多種低碳能源協同合作,氫能與 CCUS 技術後勢看漲
再生能源百百種,現在也有許多針對不同地理條件的再生能源,包括海洋能源、地熱等,這些能源主攻利基市場,大規模商業化都還有一段距離,但是對於地熱資源豐富熱源條件良好、近海或四面環海國家等,有著良好地理條件優勢的國家來說,就具備良好的天然發電資源可善加利用。
不同區域有著不一樣的地理環境,發電系統須因地制宜多方考量才可以實現低碳能源,只是新興能源的發電成本還是會比傳統火力發電還要高,其中氫能也是備受矚目的淨零轉型助攻選手。何文暉認為,綠氫目前成本很高,但是在未來十年、二十年,肯定可以成為未來的主流,為 2030 年之後頗有潛力的低碳能源,也是儲存電力的選項。根據國際能源總署(IEA)《全球氫能回顧報告 2023》指出,到 2030 年全球氫能需求將來到 1.5 億噸,包含氫跟氨在內的發電裝置容量也將上看 5.8GW,而若要在 2050 年達成淨零排放目標,氫能需至少佔整體能源使用 13%。如法國工業氣體製造商液空集團(Air Liquide)不但攜手日本豐田、韓國現代推動交通工具氫燃料化,同時在台灣推動綠氫能源轉型;此外,像美國奇異(GE)也聯手台灣漢翔開發燃氣混氫機組。
而對 CCUS(碳捕捉、利用與儲存)來說,成本也是現階段面對的挑戰。為了能源供應穩定,火力發電廠的存在仍有其必要性,只是需要轉型一番。何文暉點出,在用電需求激增背景下,全球各國在電力建設規劃上,都大力朝再生能源發展前進,除此之外,也同步發展 CCUS 新型火力發電。
CCUS 身為未來能源體系中不可或缺的重要角色、也有發展數十年的經歷,目前已有瑞士新創公司 Climeworks 於 2021 年在冰島啟用世界第一個碳捕捉和轉化工廠,每年可捕獲4,000噸二氧化碳,成為直接碳捕捉產業的裏程碑。2023年微軟也與美國 CarbonCapture 碳捕捉公司完成簽約,藉由清除過去歷史的碳排放,讓企業達到負碳排目標。
台灣也有排碳大戶如台塑、台電、中鋼及中油等企業已積極投入 CCUS 技術發展。不過何文暉指出,以現況而言 CCUS 除了減排成本相對較高之外,還會影響發電效率,燃煤發電廠加裝 CCUS 後發電成本不僅上漲 60%,發電效率還降低 20~30%,再加上台灣地小無法照抄歐美任意封存,因此若補貼力度不足,CCUS 技術將無法大規模應用。
AI 推進智慧電網,大幅提升用電效率
隨著各國一步一步能源轉型,電網電力從傳統基載火力發電,間歇性再生能源電力滲透率逐漸提高,導致電力系統中不確定性提升,衍生數種可用於調節電網的新型電力、資源或方法,電力系統勢必要進入智慧電網時代。
智慧電網能夠減低電力損耗和整合再生能源,料想未來人工智慧應用也會投入電網領域。目前在智慧電網產業下遊的應用服務方案上,包含台達、中興電、泓德能源、研華、大世科等台廠均提供系統整合服務,藉由大數據來處理大量發電數據,搭配氣象預報精準預測太陽能、風力發電發電量,提供決策支援和預測分析,才可以即時監控供電品質、電網負載等各項電力指標,即時調度電力,優化電力系統運作。
不過目前人工智慧還無法大規模用在電網調度上,何文暉指出,在法律上的責任與義務上,若判斷失誤出現電力調度失誤,將難釐清責任歸屬,社會各界都無法給予充分的安全承諾或保障,這也是未來智慧電網面對的挑戰之一。
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標題:【COMPUTEX 2024】電力需求年年攀升,淨零碳排之路該怎麼走?
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