親愛的網友:
為確保您享有最佳的瀏覽體驗,建議您提升您的 IE 瀏覽器至最新版本,感謝您的配合。

德國能源轉型面臨瓶頸?——走鋼索的電力供需

圖為位於Cottbus的風車群以及褐煤發電廠的冷卻塔。 圖/路透社
圖為位於Cottbus的風車群以及褐煤發電廠的冷卻塔。 圖/路透社

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。

圖為Neuenhagen的電力公司「50赫茲」的輸電管理中心。這裡是一手掌握舊東...
圖為Neuenhagen的電力公司「50赫茲」的輸電管理中心。這裡是一手掌握舊東德地區電力供需的指揮所。 圖/歐新社

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。

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。...
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。圖為位於Cottbus的褐煤發電廠。 圖/路透社

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。

圖為Neckarwestheim核電廠,反核人士在核電廠前豎立木十字架紀念在車諾...
圖為Neckarwestheim核電廠,反核人士在核電廠前豎立木十字架紀念在車諾比核災事件罹難的工人。 圖/路透社

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:

  1. 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)。
  2. 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%。
  3. 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

《德國風險:反思德國浪漫主義的政治實踐》書封。 圖/玉山社提供
《德國風險:反思德國浪漫主義的政治實踐》書封。 圖/玉山社提供

留言區
TOP