DNV Energy Transition Outlook 2021能源轉型技術摘要點評

本報告為DNV 2021年發行刊物「能源轉型展望技術進展報告(Energy Transition Outlook 2021）」部分內容，探討未來五年主流能源轉換技術將如何發展並介紹10項領先能源應用技術。鑒於全球需要更快地過渡應對具深度去碳化之能源系統，以致力每年減少約 8% 的碳排放量，確保未來能源使用符合《巴黎協定》設定要求，達成限制全球氣溫升高幅度介於 1.5度～2度之目標。透過這份報告，DNV從世界主要能源公司的日常工作中包括生產端、運輸端和最終使用端得出見解。

文中評析10項領先之能源應用技術的說明摘要，綜整如下表:

一、 離岸浮動式風電(Floating wind)
浮動式風力發電擷取從海上中獲得豐富的風力資源，相比於固定式海上風力發電相比多了將近四倍之多。這為海上風力發電之場域提供了更大的靈活性，包括可以選擇利用風速較高以及對環影響較小的場域。在未來的五年中，我們希望看到浮式風力發電的重大技術發展，以降低成本、擴大規模並提高適用性。

二、 太陽光電發電系統(Developments in solar PV)
太陽能光電 (PV) 是世界上增長最快的可再生電力能源之一，未來預估將再繼續加速增長。DNV可預見未來幾十年，太陽能發電量可從2019年 0.8 PWh 增長到30倍，預估2050年達到22PWh。

三、 廢棄廚餘發電(Waste to fuel and feedstock)
廢棄廚餘物漸漸被視為錯置的資源，這特別適用當全世界每年超過 20 億噸的廢棄廚餘。隨著快速城市化，2050年將預估將增加60%以上，這些廢起廚餘物大部分是有機的，還有其他可燃物，例如塑料，長期以來一直透過焚燒來獲取能源。近幾十年來，主要用一般固體廢棄廚餘物作為廢棄物能源化的來源產出甲烷和生物柴油，已備受世界關注。

四、 低碳排放管線(Pipelines for low-carbon gases)
隨著來自利害關係人的壓力以及政府通過零碳排放政策的相關立法，工業正在加速發展全世界迫需發展去碳化生產及消耗分子能碳氫化合物之解決方案。管線在傳送能源時扮演關鍵角色，但如果於新設計、建造及運維沒有考量這方面設計問題的話將會承擔安全及財務風險。

五、 高壓直流海上輸電網(Meshed HVDC grids)
HVDC（高壓直流輸電）是一種長距離傳輸大量電力和特殊應用的高效替代方案，鑒於可再生能源是未來能源系統的關鍵推手，HVDC準確地在塑造未來的電網。高壓直流海上輸電網成本效益高，可大規模遠距再生能源整合資源。雖然 HVDC 項目受到陸上電網兼容性的限制，以及缺乏跨區域和國際合作模式，但亞洲的HVDC電網應用已經證明了其技術可行性。在這一章當中，DNV討論了 HVDC 電網的各種方法及其潛在執行中的障礙。

六、 新電池技術(New battery technology)
鋰離子電池重塑可攜式電子產品、促進電動汽車發展，並將成為可再生能源基礎設施的重要組成部分。在 1970 年代首次被提及並在早期由索尼(Sony)在1990年代早期發展可攜式電子產品，這些輕巧且功率高的產品電池已大部分取代了為電池供電的舊鹼性電池，例如20 世紀的手電筒和收音機。大規模製造模式已經快速降低成本並提高鋰離子電池的能量密度，使持久耐用的便攜式電子設備和電動汽車成為實踐可能。由於這些改進，DNV研究指出預計2032 年全球將有一半的自用車將實現電動化方式售出。

1. 燃料電池
燃料電池(Fuel Cell) 技術歷史悠久，可追朔到 19 世紀，但實際應用是NASA 從 1960 年代開始執行太空任務開始。該技術隨後被應用在絕氣式推進系統(AIP)潛艦。自從2000年以來，燃料電池技術已經逐漸發展成熟並有商業應用在推高機、備用發電機及不斷電之電力供應及熱能集結系統。燃料電池已發展到接近能商用於汽車、公共汽車、卡車和鐵路應用之地步。該技術是長期能達到低排碳化之具競爭力技術。

2. 核能推進
目前評估的核電技術可能是致力於更大幅有效減少商船(如散裝貨輪、貨櫃船及甚至可能是油輪和郵輪）之碳排放。只要一些少數的核電船就會對於全球排放會產生重大影響。光是以最大的 1,000艘船舶排放量約佔全球航運排放量的 10%，約 0.3% 的全球排放量。核功率也可將以最小的成本提高船速（如30-35 節），以至於減少運輸時間和增加運輸能量。隨著增加運輸能力，一艘核電船能處理全球大部分的航運需求，對此環境具有正面影響，遠超出單獨核電船本身所能帶來的利多。

七、 新穎航運技術(Novel Shipping Technologies)
DNV 出刊物「Maritime Forecast to 2050」 致力幫助船東加強決策以應對排碳目標在技術、監管和市場的不確定性。 2020年，DNV開發了一個情境資料庫、預測船隊組成、能源使用、燃料搭配組合以及到 2050 年的二氧化碳排放量。DNV模擬了 16 種不同的燃料類型和10種燃料技術系統並於2021年將持續擴展這項工作。本次報告DNV選擇了迄今尚未深入介紹的新穎航運技術：燃料電池技術和核電。關於核電部分，下一代核電技術雖然不是航運的近期商業實況目標，但是核分裂（Nuclear fission）」或核融合（Nuclear fusion）的重要發展技術仍然持續中，助益世界未來船隊長期零碳排放選擇方案之一。

八、 電動車及電網整合(EVs and grid integration)
交通運輸是造成二氧化碳排放的主因，以及占比全球總能源需求之百分二十七 (118 EJ)，其中超過四分之三來自公路運輸。到 2050 年，汽車數量將增加約 60%，但能源需求將由於電動汽車革命，進而下降到今天水平的 84%。這場革命的三大驅動力是去碳、空氣污染控制和售價親民的電動汽車。

九、 綠氫再生能源 (Green hydrogen production)
氫能日益受到矚目，用可再生能源製取的氫也叫“綠氫”，已成為實現重工業和運輸業實現淨零排放的關鍵要素。隨著越來越多的政府提出淨零排放承諾，基於低成本的可再生能源發電，持續的技術改進以及更大的電力系統靈活性所帶來的好處， DNV預測全球對氫能的需求作為能源載體將從 2019 年的幾乎為零增長到2050年的每年產能24 EJ。主要使用在製造和運輸部門，持續增加氫的非能源使用，例如肥料和原料。DNV即將2021年出刊的能源轉型展望報告內容包括碳價格影響氫氣使用的敏感性，導致進一步增加需求。

十、 碳的捕集與封存技術(Carbon Capture and Storage 2.0)
聯合國「政府間氣候變化專門委員會(IPCC)」及「政府間氣候變化專門委員會(IPCC)」強調，碳的捕集與封存技術(CCS) 是實現巴黎協定氣候目標之必要部分。儘管 CCS 長期以來被認為是對其他“更好”的脫碳解決方案比較而言，容易被認為未成熟且危險的旁門左道，今天我們看到世人對這項技術重新產生興趣因為它成為實現淨零碳排放水準的有效方法和能使人們過渡到淨零碳排放的未來。

資料來源：2021/12，Energy Transition Outlook 2021