中性探討新能源藍電

前言:純植物性燃燒原料來自循環利用

透過植物光合酶負碳技術吸收大氣C O2,燃燒發電過程。經過回收系統,雖會有微量排放,但立即被植物再度回收利用。有別於石化原料:煤炭、油石、天然氣,燃燒排放。

#BECCS植物源的燃料、植物葉片尤如天然的太陽能板,捕捉CO2及利用光子,是大自然的鬼斧神工,自然的饋贈,更是自然解方。

一、物理學的鐵律:能量守恆與轉換效率

物理學的核心是能量守恆定律:能量既不會憑空產生,也不會無故消失。

以太陽能為例,太陽輻射到地球表面的平均能量密度約為每平方米1,000瓦(1 kW/m²),但受天氣、地形和季節影響,實際可用的太陽能僅約15-20%(即150-200 W/m²)。台中目前太陽能容量僅124.9 MW(約0.01249萬瓩),若要取代中火550萬瓩,需約44,000倍的太陽能容量,相當於覆蓋數千公頃土地的太陽能板。即使技術進步,太陽能板的轉換效率(目前約20-25%)和間歇性問題(夜晚或陰天無法發電)意味著需要搭配儲能系統,而鋰電池的能量密度(約150-250 Wh/kg)與製造成本(每kWh約100-150美元)限制了其大規模應用。

二、電磁學與能源產出的關聯性

電磁學是電力系統的基礎,發電機透過電磁感應將機械能轉為電能。無論是燃煤、燃氣、風力或水力發電,皆依賴法拉第電磁感應定律(ε = -dΦB/dt),即磁通量變化產生電動勢。「乾淨」能源(如太陽能、風能)雖不排放溫室氣體,但其電能產出受物理條件限制:

  • 太陽能:光伏效應將光子能量轉為電子流,但受限於半導體材料的能隙(例如矽的1.1 eV),效率難以突破30%。台中太陽能案場663處僅產生124.9 MW,遠無法取代中火的550萬瓩。
  • 風能:風力發電依賴風速(功率正比於風速立方,P ∝ v³),但台中風力資源有限,且離岸風電多集中北部,建設周期長(約5-7年)。2028年前難以大幅提升風能占比。
  • 儲能挑戰:電磁學中的電流儲存需依賴電池或超導技術,但鋰電池的充放電效率(約85-90%)和循環壽命(約1,000-2,000次)限制其經濟性。超級電容或氫能儲存技術尚未成熟,無法短期內實現穩定供電。

三、經濟學的供需平衡:成本與現實的矛盾

經濟學中的供需平衡揭示能源轉型的成本挑戰。要求「便宜」的電力,但全球能源數據顯示,無煤轉型需高額初期投資與長期補貼。

根據國際可再生能源署(IRENA)2024年數據,太陽能和陸上風能的平準化電力成本(LCOE)約25-60美元/MWh,具競爭力,但儲能系統(每kWh約100-150美元)和電網升級(每公里高壓線約100-200萬美元)大幅推高總成本。

台中2024年用電量約450億度,居六都之首,但中火僅供應295億度,15%電力依賴外援。若2028年無煤,需新增燃氣機組(初期投資每瓩約1,000-1,500美元)或再生能源容量。燃氣發電成本(約40-80美元/MWh)高於燃煤(約30-60美元/MWh),短期內可能推高電價,若反對燃氣機組快速上線,也要提出替代資金來源?

台電預估,2028年無煤可能導致電力系統癱瘓,因燃氣一期機組2025年底才上線(減煤432.5萬噸),二期四部機組要到2031年起陸續運轉,2034年才可能完全無煤。承諾若缺乏經濟可行性,僅是政治話術。

四、電力與人類文明的羈絆

電力是現代文明的基石,從工業生產到AI數據中心,皆仰賴穩定供電。必須正視電力需求成長的現實。台積電等高科技產業預估2025-2030年用電量年增15-20%,台灣若要無煤且無其他能源替代,電力缺口將嚴重衝擊經濟。

從歷史角度觀看,電力穩定推動了工業革命和資訊時代,但能源轉型需平衡環境與經濟。台中市反對燃煤、燃氣和台中核電,卻未提供如何滿足文明需求的替代方案。核能雖乾淨(每kWh碳排約10-15克,遠低於燃煤的800-1,000克),但明確反對,限制了選項。口號式的「雞尾酒式」能源主張雖聽似多元,卻缺乏物理與經濟支撐,無法滿足人類文明對電力的迫切需求。

參考文獻

1. 國際可再生能源署(IRENA) (2024). Renewable Power Generation Costs in 2023. 國際可再生能源署報告,提供太陽能、風能等可再生能源的平準化電力成本(LCOE)數據,約25-60美元/MWh,及儲能系統成本數據。

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