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節能救地球的新方向——隱形能源橫空出世?

文/羅良慧|國研院科政中心

文章圖片所有權:flickr,Created by Remco van der meer。版權適用聲明:創用CC 2.0 姓名標示授權條款

什麼是「隱形能源」?從自然界中開採,被直接使用的自然資源,如原油、煤炭、天然氣等,稱為「一次能源」(primary energy),而從一次能源加工轉換後得到的能源,包括電力、汽油和柴油等,稱為「二次能源」(secondary energy)(Øvergaard,2008)。

相較於前述「有形」的一次、二次能源而言,國際能源總署(International Energy Agency,IEA)於《能源效率市場 2013 年報告》(Energy Efficiency Market Report 2013)中提出「隱形能源」(hidden energy),即是希望經由節約能源及發展提升能源使用效率等技術,形成有別於一、二次能源的新能源選項(IEA,2013)。

換言之,即是將隱藏在現行能源使用行為下最具「開採」潛力的能源選項,透過技術研發及治理體系的創新,強化節約能源與提升能源效率等效益,使其可作為擴大能源供給的新興選項,並成為平衡能源供需的備選方案。

節能有成,進一步用「隱形能源」救地球?

根據國際能源總署對各會員國整體能源效率提升表現的觀測報告(IEA Scoreboard 2011),可看出各國近 30 年累積的節能成果,對緩解能源短缺問題頗具成效。由報告中的推估值可知,若 11 個會員國並未採行及推動相關能源效率方案,各國多年來能源使用量的總和,將會較實際使用量增加 63% 之多(IEA,2011a)。

另依國際能源總署的《能源技術展望 2014 年報告》(Energy Technology Perspectives 2014 )指出,因為各國之能源效率提升成效顯著,進而抵銷國內產業結構變化造成的能源密集度提升,自 2000 年起全球工業部門的能源密集度下降 10%,又以中國與印度的工業部門能源密集度之下降幅度頗為顯著,每年約可降低 2%。

但是,非 OECD 國家佔全球工業部門的能源使用量達 66% 以上,且能源使用量與二氧化碳排放量仍顯著地增加(IEA,2014)。因此,開採「隱形能源」除了增加能源供給的可能性,亦可減緩全球暖化趨勢(獨立評論@天下,2015)。

各國長期以來依賴一、二次能源的開發使用以維繫經濟發展,但是伴隨能源使用而大量排放的 CO2 等溫室氣體逐漸加速全球暖化,進而加劇氣候變遷造成的衝擊。這些衝擊全方位地改變了全球自然環境,也影響社會經濟活動,面對這些變化帶來可能的正面影響與負面威脅,人類宜重新檢視對能源的使用行為,進而思考如何善用能源以減少溫室氣體的排放?

做得還不夠,能源總署要全方位節能

因此,提出「隱形能源」可為全球「第一順位能源」(first fuel)的國際能源總署(經濟部節能減碳推動辦公室計畫,2013),從 2006 年起發起「全球立即行動」(WIN)計畫,期協助各國政府提高國家整體的能源使用效率;但計畫提出後,各會員國的表現未盡理想。

因此,分別於 2006 年、2007 年和 2008 年連續 3 年,國際能源總署向八國集團峰會(G8)提出建言。除此之外,國際能源總署亦提出 7 大優先領域的 25 項政策建議「Energy Efficiency Policy Recommendations – 2011 Update」,包含跨部門、住宅、機械及設備、運輸、照明、工業、能源相關事業等領域,希望各國可採取更具體的節能與能源效率提升的政策措施。

雖然各項節能措施建議並非強制性的規範,但各國如採納上述政策建議並加以推動,推估到 2030 年可以減少達 7.6 Gt 的二氧化碳排放量(幾乎是目前美國每年 CO2 排放量的 1.5 倍)。

以 2010 年為基準,到 2030 年可節約的能源超過 82 EJ/yr,約為目前每年全球能源消費量的 17%(IEA,2011b);因此,為協助各國政府可自我檢視及作為他國標竿學習的參考,國際能源總署已分別在 2009 年及 2011 年發布各會員國的整體評估報告(IEA,2012)。

整體而言,各國若能採行更具效率的能源使用技術,以及推行公私部門的節能使用行為,將「省」下來的能源「需求量」成為未來的能源「供給量」,不僅降低能源耗竭的速度,提高能源供給的安全,也將帶來潔淨、綠色的低碳生活。

能源研發不受重視?

為達成能源供給安全的政策目標,各國政府紛紛投入研發經費以帶動、刺激能源技術的研發,期以科技方案解決能源供給問題。而國際能源總署建置 Energy technology RD & D budgets 資料庫,收錄並統計各會員國歷年的能源技術研發投入經費,此統計架構分七大技術項群組,包含能源效率科技、化石燃料相關科技、再生能源科技、核能科技、氫能與燃料電池、其他電力及儲存技術,以及跨領域科技研究。

本研究藉此七大技術項群組統計架構,統計全球主要國家自 2000 至 2012 年在能源效率技術項的研發投入並繪製如圖一所示。全球研發投入經費自 2004 年後呈現上升趨勢,若以 2000 年的全球能源效率技術項的研發投入為基準,至 2009 年為最高,約為基準的 2.6 倍,2010 至 2012 年也達到基準的 2 倍之多。

若觀察能源效率技術佔整體(七大群組)能源研發投入的佔比,2000 至 2012 年間整體佔比的平均約為 16%,其中 2009 年佔比為最高達 20%,但近年又降回 17% 左右。藉由上述統計資料可知,全球各國雖已對能源效率技術研發投入更多的經費,但與其他能源技術所需經費相較,並未呈現明顯的增長趨勢。

因此各國政府雖在近年已明顯地提升對能源效率技術的重視程度,但在政策的內容方向上,並未以持續增加能源效率技術的研發投入為唯一的方案,其他如法規制度的設計與組織體制的改變等治理方案,也納入成為各國在推動節能與提升能源效率的規劃方向與內容。

圖一:全球能源效率技術研發投入圖(2000 至 2012 年)。圖表資料來源:IEA(2015),本研究繪製

此外就歐洲、美洲及亞洲與大洋洲三大區域投入經費多寡而言(請參見圖一):

  1. 美洲國家雖在 2009 年經費投入顯著增加,但 2010 年後投入經費漸減
  2. 歐洲國家至 2009 年後大幅度提升經費投入比例且持續增加,近年已超過美洲國家,成為投入能源效率技術研發經費最主要的區域
  3. 亞洲與大洋洲國家則是在 2000 至 2012 年間皆維持穩定的經費投入。以 2012 年資料估算,亞洲與大洋洲國家經費投入約為美洲國家的 43%,歐洲國家的 28%。

由經費投入的趨勢可看出,透過政策的支持與推動,歐洲國家得以挹注相關經費至能源效率技術的研發項目中,也代表歐洲國家對能源效率提升的重視程度已逐年上升,更反映出歐洲國家期待可藉助能源效率科技的精進,以達到歐盟所設定的能源政策目標。

不再工業優先,各國開始研究能源的未來

對全球能源效率技術的整體研發投入進行分析後,本研究續對主要國家各部門項下能源效率技術研發投入比例加以統計。

如圖二所示,2003 年之前,工業部門的研發經費投入為各部門之首,但至 2004 年後,運輸部門的研發經費投入開始增加,並維持此趨勢持續至近年,運輸部門的研發經費投入已取代工業部門,成為新一代的各部門之首,其投入經費分別為工業、住商部門的經費約 2 倍之多。

本研究為進一步探討各部門的能源效率技術研發經費是投入哪些技術項目?而這些技術項目的發展概況又是如何?本研究參採《能源技術展望 2014 年報告》(Energy Technology Perspectives 2014)的內容,分就三大部門整理能源效率技術發展概況說明如下(轉引並摘錄自國研院政策中心,2014;IEA,2014):

圖二:主要國家各部門項下能源效率技術研發經費投入比例圖(2000 至 2012 年)。圖表資料來源:IEA(2015),本研究繪製

未來 30 年:現在最耗能的產業將會如何?

工業部門:可減少 25% 能源消耗

若在升溫 2℃ 的情境下,並考量各產業現行最佳可行技術(BATs)、採用適宜且較低能源密集度的相關技術,並使用再生材料等,到 2050 年預估工業部門的整體能源使用量可望減少 25%,其中以造紙業、水泥業及製鋁業最具潛力。

此外以能源管理系統(Energy management systems,EnMS)作為能效管理工具,其推動成果十分可觀,至 2014 年約有 70 個國家,計6、750 家企業取得 EnMS(ISO 50001)認證,相較前年成長了 3 倍之多。

住商建築部門:建築物大量增加、能源需求小小增加

該部門目前約佔全球最終能源使用量的 30% 以上,亦是 CO2 排放的主要來源。到 2050 年,估算全球的建築物總面積增加幅度超過 70%,但建築物的能源需求成長僅 11%,主要為透過建築物的能效技術,或是零能耗建築物的相關技術,將可維持建築物原有舒適度而不會造成能源使用量的大幅增加。

在相關的能源效率技術發展上,為維持建築物內部冷暖房的能源需求,並減少人工照明的需求,建築外殼(building envelope)的熱工性能(thermal performance)、智慧玻璃窗等技術項目的發展,除可提高建築物的保暖度與加熱外,亦減少室內照明負載,降低冷房所需能源的負載與降低峰值的電力需求。除此之外,發光二極體(light-emitting diode,LED)亦逐漸成照明設備市場上的主力產品,降低家電設備等所需的能源使用量。

運輸部門:燃油使用效率大增,電動車成油耗救星?

運輸部門的能源使用近來每年約以 2% 增加中,又以道路運輸的能源使用量為多,因此推動運輸工具電力化,並提高油耗、燃料轉換率及發展新型車輛技術,應可有效減少運輸部門的石油用量。

預測到 2050 年交通運輸服務量將會成長1倍,但其整體車輛燃油的使用效率亦將提升 1 倍,因此運輸部門的能源使用量可呈現持平的狀況。在部份地區天然氣供應價格已與石油價格脫鈎的情形下,車輛燃料能源的多元化應是重要的趨勢,電動汽車(electric vehicles,EV)和混合動力電動汽車(hybrid electric vehicles,HEV)對油耗的研發進展,將對改善公路運輸的能源使用情況深具影響性。

投資、研發、創新之外——各國怎麼訂定能源政策?

全球各國對節能與能源效率提升的決心,不僅可從經費投入比例的變化窺其端倪,亦可從經費投入的研發技術項目發現未來技術創新的方向。因此本研究藉由研發經費投入的統計分析協助主要國家能源政策內容之研究,研判政策推動力道加強及影響層級加大之關鍵所在,可得知各國政府對「隱形能源」此種新興能源供給選項日趨重視。

因此本段落將摘錄主要國家之節能與能源效率政策內容(轉引並摘錄自國研院政策中心,2013),並聚焦於創新方案上,簡要歸納其規劃的優點及較佳的制度作法如下,進而建議如何制定適合我國能源效率提升的政策方向與內容重點。

美國:公私協力,共同節能

從 2005 年到 2010 年,美國環保署與能源部為促進能源效率提升,提出由公私部門共同合作研擬的國家行動計畫(National Action Plan for Energy Efficiency),內容以燃氣電力設施及其監管機構的國家能源效率承諾為主。

該行動計畫由超過 60 個燃氣電力設施、政府單位、能源消費與能源服務供應商,以及環境/能源效率組織等組成領導小組並帶領計畫的推動。

日本:立法節能,貫徹執行

為因應 2011 年福島核電事故,日本經產省於 2013 年向國會提交節能法修正案,內容包括產業部門的節能對策「以抑制尖峰用電為主」,民生部門的節能對策則為擴大「領跑者標準」適法範圍,亦與國土交通省協調提出新建築物等之節能標準。

多年來在法案推動過程中,日本節能中心(Energy Conservation Center Japan,ECCJ)為日本公部門的重要夥伴,自 1999 年起協助推動領跑者計畫(Top Runner Program)以來,此計畫早已成為世界各國在產品能源效率標準管制上之重要標竿計畫,而此組織亦在日本節能方案的推動上,扮演著重要推手的角色。

歐洲各國:節能轉型,調節資源

依循歐盟能源效率指令(EED 2012/27/EU)的規範,各會員國得分住宅、服務、工業及運輸各部門設定明確的量化目標,並追蹤個別的節能成效,此機制除導引形成具層次性的計畫架構以利於落實推動外,亦可檢視方案內容的適宜性。

再者,為減輕政府的財政負擔,槓桿私部門的資源,促成與銀行的合作以達成相關的自願協議,將可帶動社會大眾共同實現節能目標並踴躍參與。在德國則有透過跨部會預算、或加入產業界的資金以執行相關的節能措施,另外尚有荷蘭的綠色交易機制,由相關社群提出可以解決邁向綠色永續發展所面臨難題(例如節能相關技術的執行經費不足,或欲增加特定區域再生能源開發等)之行動計畫,並由政府提供相關知識或技術、或以政府公權力召開利害相關人協調會、或進行法規制度修訂與財務補助等方式,促使相關節能行動計畫實現。

自己的能源自己省,政府動員還不夠?

綜整觀之,各國常採用的節能與能源效率提升之方案,在技術研發方面,除持續推動工業部門對生產製程與產品生命週期的節能成效提升外,亦擴及如何對建築物、住商部門及運輸部門進行節能或能源效率提升的方案。

為讓各國政府瞭解節能與能源效率提升的成效,多藉由能源效率指標的訂定以長期監測節能成果,例如針對空調、家電等設備而言,各國已有推行多年的能源效率分級標示、標章等政策工具,期從技術端規範生產者的節能技術標準,進而刺激能源效率技術的研發,同時也從市場端鼓勵消費者選購節能產品,並提高大眾的節能意識,帶動能源使用的轉型。

但是若僅以公部門的公權力或預算編列、稅率優惠等措施,以進行節能與能源效率提升之方案的推動,當各國政府財務緊縮之際,將不利於公部門長期持續性地推動節能相關方案。

因此,槓桿運用私部門資源,不論是銀行對工業部門的節能設備、淨零能耗建築物改良提供的融資方案等,藉由公私協力共同推動,將增加節能方案的落實強度與永續經營,使節能與提升能源效率方案的推動不再是僅由上而下,採制訂規範的方式以達成節能成效,也可以由下而上,藉由私部門的提案及參與,以更貼近社會大眾的生活,設計與採行人民、企業可接受的形式來推動與實現各項節能方案與措施。

國家到個人——怎麼讓隱性能源「現形」?

有鑑於此,運輸部門以制度修訂並改變眾人之行動模式為主的方案內容,或可回應前述其他方案推動時所遭遇的困境,進而找出更適合的制度規劃方向。例如取消燃油補貼、研提油耗標準,將可推動高效燃油相關的汽車科技研發,再加以徵收通行費用或交通尖峰時段加價收費等方案,應可改變旅客對不同移動方式的選擇,將大眾運輸工具納入往返移動的選擇中,使旅客的移動可朝向更節能的模式。

因此如欲善用「隱形能源」,除節能與能源效率提升技術的發展外,尚需強化營運模式設計,並推展到能源效率治理(energy efficiency governance),即透過立法的框架、資金的挹注、組織體制的設立,以及合作協調的機制,達成共同支持及推行能源效率政策、策略與方案的治理模式。

因此,就能源政策規劃框架的分析與形成、政策目標的制定與檢視,以及公私部門協力機制的建置,本研究建議若欲從國家層級的目標,往下連結至各行動方案,進而透過立法以強化落實機制,或可借鏡日本之立法程序,學習其作法逐步推展,亦或參考荷蘭連結低碳經濟發展規劃,使節能政策成為推動經濟成長助力。

待完備我國節能政策框架後,便可據以向下開展行動計畫的層次,完備推動架構的結構性,並參考他山之石,研擬如何導入財稅槓桿,以調整我國現行對節能設備等相關補貼作業辦法與要點。

最後,宜建置利害關係人參與及公私部門協力的合作機制,系統性、長期性地促成利害關係人的參與,不僅是法人組織等團體型態的參與,亦需促成家戶個人的節能思維,使節能與提升能源效率不再只是從技術研發面思考改進的方法,亦可從社會大眾的生活找到實現的方法,使「隱形能源」不再隱身於你我身邊最明顯之處,將「現形」並為眾人所用,為你我帶來能源使用轉型的新樣貌。

(本文授權改寫自:國研院科政中心 科技政策觀點網站隱形能源,利大於弊?

參考文獻

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  2. 獨立評論@天下(2015)。【讀者投書】陳鴻達:台灣應選擇永續。上網日期:2015年9月8日,取自:http://opinion.cw.com.tw/blog/profile/52/article/3136
  3. 國研院政策中心(2013)。「全球主要國家政府節能組織機構與國際節能組織節能目標、政策、措施與計畫委託研究」,節約能源與效率提升整體策略研究計畫(2/4)(經濟部能源科技研究發展102年度計畫)。台北市:國研院政策中心。
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