德國能源轉型面臨瓶頸？——走鋼索的電力供需
上一篇文章提到德國能源轉型面臨的瓶頸，包括陸地風車已飽和因而開始建設海上風力發電所，電費在兩年內上漲了兩倍等課題。此篇延續提出再生能源電力供需如何協調，以及緊急狀況時仍燃煤發電迅速補位的現實。
走鋼索般的電力供需系統
電力必須供需一致。每天的電力需求，會被平日、假日、天候、氣溫左右，得先預想當天需要，在確保熱機備轉容量的同時，還要能進行發電。
自然能源的產出，理所當然會受到天氣影響。如果多雲、風不吹，發電量就會降低。在這樣的天氣條件下，若遇到寒流來襲，電力需求增加，就會陷入電力不足的情況。反之，天候條件絕佳，再加上耶誕節等假日電力需求減少，電力就會過度輸往輸電線。
自然能源愈普及，供需的調節就愈困難。
不過，歐洲的電力供需通常不是只侷限在自己一國之內。輸電線跨越國境而連結，各國間平常就互通電力的有無。因此，倘若德國國內電力不足，還能從周邊鄰國進口電力補足；電力過剩時，也能出口到周邊鄰國，所以仍有可能避免問題發生。過去曾有人指出，德國之所以能斷然廢核，這是基本背景之一。只不過德國也受限於這樣的條件，電力調節愈增困難。
2013年3月6日，我拜訪了位於柏林郊外的諾恩赫根（Neuenhagen），在舊東德地區經營高壓輸電網的主要電力公司「50赫茲」的「輸電管理中心」。
這棟位在郊區、座落在小小工業區裡的不起眼平房，是一手掌握舊東德地區電力供需的指揮所。掛在牆上的巨大面板上，有紅綠交錯的輸電線網或直或橫地綿延著，頻率也一刻一刻地變化著。
控制室裡的系統管部長根特．夏普納（Gunter Scheibner）指著面板為我解說道：
亮綠色是三十八萬伏特，暗綠色則是二十萬伏特的輸電線。右手邊看到的是進出口到波蘭的數據，目前顯示的是約一千百萬瓦輸往波蘭。
控制室裡隨時會塞滿四個人以緊盯供需情況。該公司的發言人弗克．康姆（Volker Kamm）指著頻率顯示板說：
如果脫離49.8至50.2赫茲的區間，就是緊急情況。電力輸送不穩定，也會增加停電的危機。自然能源的發電設備多為小規模大數量，也不穩定。也有可能電力迴路裡瞬間有大電流流入而產生衝擊電壓。電壓通常維持在38萬至40萬伏特，但要維持電壓適度穩定，則愈來愈難。
若是供需失衡時會如何處置？首先尋求轄內發電調節較為容易的燃煤電廠調節發電量，並對用電需求大的消費者發出「供電指令」，要求抑制電力消費。如果還是無法解決，會要求風力發電或其他自然能源發電廠停止運轉。指令視情況不同，透過電話、電郵、傳真等方式通知。夏普納說：
最糟的情況就是遇到晴空萬里風力充沛的復活節。全歐洲都在放假，其他國家用電需求也減低，想把電力往國外輸送都沒辦法。
2012年發出供電指令的期間有262日，高於前一年的213日，是有史以來最多的。燃煤發電廠的電力產出低，以致電力不足。依康姆的說法則是「最後手段」會對自然能源發電所下達供電指令，2010年有6日，2011年有45日，2013年則突然增加到77日，花費達一億歐元左右，而且這筆費用還轉嫁給消費者。
在10至15年前，狀況其實都還算簡單，因為大型發電廠就設立在電力消費區附近，控制室的工作也沒發生什麼問題，簡直可以算是無聊。而現在一有緊急情況，除受過專業訓練的作業人員之外，他人不得進入，還得在15至30分鐘之內做下重大決斷。氣象預報也愈來愈重要。
特別是風力預報。風是在一個小時之前開始吹，或是在一個小時之後開始，當中會有數千百萬瓦．時的差異。我們和預報公司簽訂特別契約，以取得氣象資訊。
隨著工作困難度提高，專業工作人員的培養就更急迫。德國東部科特布斯（Cottbus）設有訓練中心，內有模擬系統以訓練人員因應不同狀況。
燃煤發電占43.2%的現實
在自然能源發電有可能供給過少、也可能過多的情況下，勢必要有能對一下子太低、一下子又太高的電力供應迅速補位的發電廠，而這些在背後支援的發電廠，通常是利用火力發電的既有發電廠。
德國環境自然保育及核能安全部表示：很諷刺地，到2020年之前，只要自然能源普及，就需要發電量相當於八座核電廠、大約一萬百萬瓦的石化燃料發電廠。
但現況就如德國能源與水利協會（BDEW）資料中所指出的，「既有的發電廠，多數在現今電力市場的經濟考量下，無法持續營運，正面臨停業危機。」因優先採購自然能源而無法銷售電力、以致收入減少的既有發電廠，正逐一退出發電事業。勉強還能經營的，只剩褐煤發電。
褐煤是較不純、像泥一樣的低品質煤炭，而德國就是足以自給的世界最大褐煤產國。
魯爾工業區（Ruhr Area）所在的北萊茵西發里亞境內，以及布蘭登堡省盧薩蒂亞（Lausitz）地方，目前都還能看到大規模裸露在外的煤礦。2014年的發電量首位就是褐煤發電，占總發電量的25.4%，再加上占17.8%的尋常燃煤發電，德國的總發電量中有43%是燃煤發電。而石化燃料中，在考量溫室效應之下比較被人接受的瓦斯發電，則由於不敷成本而減產。
儘管自然能源普及，但是溫室效應氣體（二氧化碳）的排放量在2013年卻不減反增。《明鏡週刊》（2013年10月21日刊）即針對這樣的現狀，提出過嚴厲批評。
德國在2013年上半期，燃煤發電的比率提高了8%，排放的二氧化碳量較過去幾年都來得大。為什麼還要燃煤發電？明明處處可見太陽能發電板，還有風力發電所。而德國人民也想問，持續上漲的巨額自然能源發電賦課金，究竟都到哪裡去了？
政府告訴我們這是過渡期，但其實不然。這是能源轉型結構上的缺陷。自然能源和燃煤發電的興盛實為因果關係。
自然能源總是被優先採購，但陽光與風會因為時間和天候，時而過剩、時而毫無電力。當供給出現斷層時，就只能靠平常的發電廠來填補。而靠的不是瓦斯發電，是燃煤發電，畢竟煤炭比較便宜。接受補助、被授予特權的太陽能發電，排擠了市場中其他電力來源，唯有廉價的燃煤發電，在價格面上能和自然能源競爭。因為獲利無法預期，導致沒人願意投資效率更好的新發電廠。
被迫從根本重新審視的能源轉型
我們再回頭看看能源轉型，德國政府並未坐視困境，放任不管。但誠如梅克爾自己也承認的：
能源穩定供給、環保、低廉的電費三個條件都要滿足，並不是一件容易的事。
實際上能選擇的方法極為有限。2012年後，因為消費者和產業界反對，造成電費高漲的太陽能發電被德國經濟部強烈要求降低收購金額。聯邦議會也在2012年6月修定《可再生能源法》，重新審視以固定價格收購的制度。
其中內容有：
- 收購價格的改訂，由之前的每半年改為每個月（也因此，新的收購價格很快就降低）。
- 10至1000千瓦發電設施所產出的電力，不再全數收購，而是只收購90%。
- 太陽能發電設置的目標，限制在52吉瓦（Giga Watt，這個上限預估會在2016年達成）。又，如序言中所述，聯邦議會在2014年6月再度修正《可再生能源法》。
儘管經過這些法案修訂，德國能源協會（Dena）總裁柯勒仍然預估2020年之前，賦課金的總額還是會上揚。電費上漲之勢就算能夠緩解，自然能源擴大的速度也會減緩。實際上，導入太陽能計畫已經緊急踩剎車。
德國太陽能組織BSW表示，2013年新啟動的太陽能發電廠，受到收購價格下滑，以及太陽能發電板停止降價的影響，與2012年相較，減少了55%。即使2020年前能達成導入30%的目標，之後要提升到50%、80%，就技術面還有經濟面來看，都是非常嚴峻的。
此外，能源轉型最後會有多大的負擔，德國國民其實還未能實際感受到。不僅是賦課金，輸電線的架設、替代發電廠的建設、海上風力發電所的設置，還要加上智能電網的普及與蓄電技術開發的成本。
成本負擔的試算模式很多，漢堡世界經濟研究所的試算結果是到2030年之前，由收購制度所導致的負擔將達到2500億歐元，發電廠建設的費用為850億歐元，共計約需花費3350億歐元。這個數字已經超過了德國2012年的國家預算，除算下去，每個國民也須分擔4085歐元。
2013年2月，聯邦環境部長亞特邁（Peter Altmaier）也指出，2030年底之前，能源轉換所需的成本，總額預估會超過一兆歐元，遠較之前估計的要高出許多。《時代週報》（2013年8月12日電子版）報導了民調公司Forsa的調查結果，其中對能源轉型的目的答「非常好」、「還好」的，合計共有82%，而對轉型的實際作法回答「非常不好」、「不怎麼好」的有48% 。不滿的最大原因是電費高漲，有52%認為電費上漲是能源轉換的缺點。而對企業所做的調查，則有半數企業回答「可靠而且便宜的電力供應，被這個不忍卒睹的能源轉型政策搞到瀕臨危機」。
不過，就民調來看，大部分的德國國民雖然對電費高漲感到不滿，但起碼到目前為止，
他們都有覺悟要和政府一起貫徹這場能源轉型的夢想。
※ 本文選自《德國風險：反思德國浪漫主義的政治實踐》，原標題為〈陷入瓶頸的能源轉型〉。
《德國風險：反思德國浪漫主義的政治實踐》作者：三好範英譯者：薛芸如出版社：玉山社出版日期：2018/03/01
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