(Daily Issue)淨零科技非做不可 台灣還有哪些選擇？
- 莊衍松／台北
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為因應氣候變遷的挑戰，達成最大化再生能源目標，總統蔡英文2021年4月22日宣布2050年台灣再生能源發電佔比將達60~70%。這可是件極具企圖心的政策宣示，為建構對再生能源發展更加友善的環境，立法院刻正審查經濟部提出的「再生能源發展條例」修正草案。
未來政府除了會放寬風力發電和太陽光電的建置規範，更要大力發展地熱發電，漸進開發近岸潮流與東部黑潮的發電技術。展望未來10年、20年，淨零科技與再生能源開發將是台灣極為熱門的技術領域與重大投資項目。
台灣整體碳排放量不高，遠低於美國與中國，但台灣是出口導向的經濟體，歐美和中國的產品或電子零組件大量在台灣製造，電子與通訊產品製程所需的電力龐大，又有石油化學品、非能源消費產品如輕油、焦炭、柏油可供外銷，造成台灣人均排放量甚高。
台積電對淨零承諾高法規標準
身為全球晶圓代工龍頭，台積電對於節能和淨零已有遠高於政府法規的標準和承諾。除了加入RE100，近幾年也開始發布氣候相關財務揭露（TCFD）報告書。
台積電曾進行年度環境損益分析，結果顯示溫室氣體排放是台積電環境外部性的主要來源，佔比約96.6%。台積電必須與供應商合作，共同降低溫室氣體排放所衍生的社會成本，達成2030年單位產品環境外部性減少30%的目標。
台積電是在2020年成立淨零排放專案，並組成工作小組對淨零目標進行規畫與討論。其短期目標為2025年達排放零成長，並於2030年回到2020年排放量。2021年，台積電提出「2050年淨零排放」的長期目標，致力成為全球綠色製造的領導者。
由於製程機台用電量佔總能源使用50%以上，因此新機台引進前即完成節能設計驗證、安裝節能元件，擴大先進製程機台節能效果。2020年就至少有139項節能方案導入5奈米及以下先進製程。到了2030年台積電的平均機台設備節能效益必須達20%以上。
一般認為，可反映外部成本的碳定價，是有效解決氣候問題的重要處方。美國國家科學研究院（NAS）建議美國政府碳定價每年提高5%，並全面性在各產業、部門如電力、交通、工業、建築等實施碳定價且建立排放交易體系 （Emission Trading System）。
2024年針對半導體廠商等徵收碳費
台灣的《氣候變遷因應法》預定2024年開始針對水泥、石化、鋼鐵及半導體廠商徵收碳費。台積電評估後發現，未來溫室氣體總量管制與碳稅、碳費上路，將使產能擴增受限、營運成本增加。如果要順利擴增產能，就要早期購買再生能源。如果再生能源與再生水取得不順利，台積電的先進技術生產就會受阻。
目前國際間的碳定價大約為每噸40~80美元（USD/tCO2eq）。預估2030年可達到50~100美元。只不過不同發展階段的國家徵收價差異甚大。可以確定的是，碳定價偏低，就不能達成巴黎協定想要控制升溫在攝氏2度以內的目標。以每噸40~80美元而言，似乎力道還不夠。
經過評估，台積電要因應氣候問題，自3奈米起，新廠再生能源佔比要在20%以上，並逐年增加購買量，全公司生產營運據點的用電量必須有4成是再生能源。2050年所增加成本大約佔該公司年營收的2.0~3.3%之間。如果氣候變遷導致缺水，以10年發生一次旱災的頻率來算，會影響台積電年平均營收0.7~1.1%。
除製造端必須結合供應鏈共同節電之外，從產品端來看，設計與製造更為省電的電子產品也有助於減緩氣候暖化。尤其是半導體被廣泛運用於電腦、通訊、消費性電子產品、工業控制與應用、電動車、伺服器與資料中心及其他終端產品上。台積電預估，該公司為客戶生產的產品將於2030年協助全球節電1,700億度，大約為晶片製造用電的4倍以上。
台積電只是民間廠商，展現其對再生能源的支持與製造節能的決心雖然可喜，但最重要的還是在政府掌控的電力與能源供應端，如何透過科技革新帶來更多可負擔的再生能源。畢竟對台灣而言，追求淨零轉型，不僅是因應氣候變遷的唯一方法，也可以在能源結構改變與創造新興產業發展的契機上有積極的作用。
2030年前既有淨零技術最大化
根據經濟部公布政策說明，政府會從能源、製造及服務業等三部門減量做起，例如發電結構要朝低碳化轉型，並建置整合性電力網路。另外在產業面則應協助製造部門朝製程改善、能源使用、循環經濟三大策略方向轉型，並輔導商業服務業調整商業模式。
國際能源總署（IEA）報告指出，全球未來能否達成2050年淨零排放目標，取決於各國能否在2030年前大力推動清潔技術開發，尤其是在10年內迅速擴大佈建太陽能和風能。
根據經濟部報告，政府推動淨零轉型策略就是在2030年前利用既有技術儘量最大化。在住宅、商業、運具、工業等領域要強化節能措施，透過行為改變及設備汰換，將能源效率極大化。
國家發展委員會正密切關注台灣的能源轉型路徑，政府的相關報告分析，在2030年以後太陽光電將設置更高效率的矽堆疊模組，2050年設置裝置量達40~80GW；離岸風電則朝浮動式、大型化機組、擴大設置場域，規劃2050年設置裝置量達40~55GW。
另提供誘因扶植具本土化優勢前瞻能源，由淺層逐漸往深層發展非傳統地熱發電，並導入波浪、海流發電等海洋能技術。亦擴大生質能使用，規劃2050年前瞻能源設置裝置量達8~14GW。此外，農委會也要在自然碳匯如海洋、森林等方面提出重要的獎勵計畫。
中央研究院集合學者專家的討論和意見，曾在2022年11月30日出版《台灣淨零科技研發政策建議書》，希望政府儘速推動五項淨零科技，包括去碳燃氫、深層地熱、東部海洋能、高效太陽光電、生質能等。
如果技術能有所突破，台灣還是有機會達成總統提出的再生能源發電佔比將達60~70%的目標。一旦台灣的電力來源有6~7成是無碳的再生能源，創造出足夠的零碳電力，台積電等用電大戶的壓力幾乎可一掃而空。
中研院的政策建議書裡提到，離岸風機技術正快速的發展中，未來在固定型離岸風電的場域逐漸飽和的情況下，離岸風機的布建將逐漸往深水區（水深50公尺以上）移動。浮動式離岸風電將成為下一個階段風電技術開發的重點。
在適用於離岸風機的平台技術中，又以半潛式離岸風機是目前最適合台灣發展的技術，其優勢在於浮動平台與風機皆可在岸邊進行組裝，僅需要由船隻拖往外海置放即可，可減少因海象因素影響施工時間。若以每年0.5GW的裝置容量為目標，到2050年將可達到10GW的裝置容量，每年預估發電量為350.4億度。
藍色再生能源起步走
另一個焦點則是台灣學界已投入超過10年的黑潮洋流發電機組開發及海上效能測試。目標是2025年可逐步完成2MW商轉機研發測試。
潮汐發電、海洋溫差及波浪能的發電預估皆可達GW等級，絕對有助於提升台灣再生能源供電佔比及加速減碳目標的達成。中研院尤其看好的是海流發電及海洋溫差發電，建議政府納入台灣無碳能源的選項之中。
台灣在太陽光電佈建上已遇到困境，除了土地不足外，原本立意良好的「漁電共生」在中南部似乎發生一些爭議。所以最好的辦法，就是以提高發電效率的方式減少使用面積。
專家研究發現，使用三五族的多接面型光電元件在日光下可達39.2%的轉化效率，但因此類型材料在成本上過於昂貴，目前多半使用於特殊用途如軍事與航太科技。因此學界的目標主要放在矽晶型太陽光電的效率提高50%，爭取在2040年以前量產打進市場。
學界投入甚多的鈣鈦礦太陽能電池，可以大面積生產，加上低成本、製程簡單、質輕量薄等優勢，深具量產潛力，其轉化率達36%。且可與矽基太陽能電池搭配達成低成本與高效率疊層式太陽電池，轉換效率仍有29.5%，學界認為未來要超過30%並非不可能。
由於政府要落實非核家園，任何人寄望核電延役或重啟核四都會遇到極大的政治阻力和社會抗爭代價。要穩定電力供應，利用科技儘早找到可供基載使用的再生能源變得格外重要。
尤其是台灣想要成為「亞太綠能中心」，去碳燃氫、深層地熱、黑潮發電、溫差發電、高效太陽光電、生質能、儲能及智慧電網等淨零轉型前瞻技術突破都具有指標性的意義，如果台灣無法自主完成，爭取國際合作也是解決的辦法。
台灣是外貿導向國家，有護國群山日日夜夜為全球的科技文明做出貢獻，利用淨零轉型創造未來新綠色成長動能將是台灣不可迴避的責任，也是2050全球淨零趨勢下，台灣產業的新定位。
責任編輯：朱原弘
