《世界大局・地圖全解讀》:全球最主要的發電來源——不是核能或天然氣,而是燃煤

《世界大局・地圖全解讀》:全球最主要的發電來源——不是核能或天然氣,而是燃煤
Photo Credit: 野人出版

我們想讓你知道的是

煤炭的優點是藏量豐富,而且與石油相比,分布的區域政治較為穩定,因此價格便比較不易受到偶發的地緣政治事件影響。不過煤炭在生態和環境方面卻有著難以忽視的缺點。

文:大衛・安瑟朗(David Amsellem)

煤礦:全球最主要的發電能源

煤炭在工業革命中扮演著重要角色,因此給人古早時期燃料的印象。其實,21世紀初的煤炭用量反而是人類歷史上最高的。燃燒煤炭會汙染環境,但在大多數國家,煤炭依然是重要的能源選項。德國之類的國家嘗試開發對環境更友善的能源,然而在中國等國家,黑煙依舊布滿未來的天空。

煤炭只是一個統稱,其中還包含好幾種成分及熱值各異的固體燃料。碳的含量愈高,代表品質愈高,例如無煙煤(碳含量超過90%)和煙煤(80 ∼ 90%)屬於含碳量較高的煤炭,褐煤(65 ∼ 74%)和泥炭(約50%)則較低。含碳量高的煤炭可產生較多熱能,效率較佳。

煤礦開採壽命為石油、天然氣兩倍

煤炭是18世紀工業革命的支柱,但是自20世紀初以來,人類開發了許多碳氫化合物燃料,例如用途更多元的石油或是汙染程度較低的天然氣,使得煤炭在全球能源結構中的地位逐漸下降。即使如此,煤炭仍舊難以取代。從1965年到2014年,全球煤炭使用量幾乎翻了三倍(根據英國石油公司的資料,1965年的煤炭使用量為13億公噸油當量 [1],2014年則為38億公噸油當量),煤炭成為全球用量第二大的初級能源(占30%),僅次於原油(占33%),第三是天然氣(24%)。

工業化開採煤礦已有300年之久,但目前確知的煤炭藏量仍相當龐大。2014年底的數據顯示,地球尚有8,915億噸的煤礦,其中接近半數(45.2%)的品質相當優良,屬於無煙煤或煙煤。

如果年產量維持不變(39億公噸油當量),還要超過100年才會耗盡現有礦藏。也就是說,煤礦的壽命是天然氣和石油的兩倍以上,而這兩種能源的開採還不到一個世紀。

美、俄、中:全球前三大礦藏國

從全球煤礦地理分布圖可明顯看出礦藏分布於三大區域,而且相當平均,即北美洲(27.5%)、歐亞大陸(34.8%)及亞太地區(32.3%),其他區域(中東、非洲及南美)幾乎沒有煤礦(參見圖1)。

158-159圖_煤礦
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不過在這三大區域中,只有少數幾個國家擁有礦藏。例如北美洲的煤礦幾乎全部集中在美國境內,這也是全球最大的礦藏(占藏量26.6%),俄羅斯的藏量為世界第二(17.6%),歐亞大陸的礦脈半數都在其境內。至於亞太地區的主要礦場,都集中在排名第三的中國(12.8%)。由此可知,光是這三個國家就占據全球藏量的一半以上(57%)。

美國:礦藏龍頭,擁有最多高品質煤炭

就礦藏的品質來看,美國在煤炭市場上的地位比一般想像得更重要,因為美國的煤礦接近半數都是含碳量極高的無煙煤和煙煤(2014年計有1,085億噸,總藏量則為2,372億噸),與中國相比(總藏量1,145億噸,無煙煤和煙煤占了622億噸)也明顯具有優勢。

南非則相反,境內藏量雖不足以稱道,總計301億噸,僅占全球藏量3.4%,但因為礦藏全都是品質極佳的無煙煤和煙煤,所以也占據相當重要的地位。對照德國境內礦藏405億噸,占全球藏量4.5%,但都是品質較差的褐煤和泥炭。

亞太地區:煤炭消耗量占全球三分之二

過去數十年來,全球煤炭用量不斷成長,尤其2000年以後,亞洲經濟躍進使得煤炭用量激增。僅亞太地區就消耗了全球產量的三分之二以上(71.5%),不過,這個區域也是最大的產區(占69.2%),同時也是煤炭市場的中心,主要出口國如印尼(出口量為4億1,090萬噸)及澳洲(3億7,500萬噸)皆位於此。兩國的出口量占了全球出口量的40%,比排名在後的俄羅斯超出一大截(1億5,550萬噸)。

亞太地區的煤炭進口量也最大,因為本地產量有時無法滿足需求,例如中國的產量雖然極為可觀,卻一直是世界最大的煤礦進口國(進口量2億9,160萬噸),緊跟在後的是印度(2億3,940萬噸)、日本(1億8,770萬噸)及南韓(1億3,090萬噸)。從以上數據可見亞太地區在煤礦業擁有無與倫比的地位,中國的影響尤其巨大(參見圖4)。

161圖_中國發電、用電統計圖
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「燃煤」是全球最主要的發電來源,非核電

在所有產業當中,最仰賴煤炭的是發電業,由全球發電結構即可見一斑(2013年41.3%的電量來自燃煤發電)。煤炭的重要性遠勝於天然氣(21.7%)、核能(10.6%)和石油(4.4%)。在某些國家,煤炭幾乎只用於發電一途(如阿根廷、柬埔寨、摩洛哥、葡萄牙、丹麥、美國),而在使用煤炭的國家中,幾乎所有國家都將一半以上的煤炭用於發電。

煤炭的優點是藏量豐富,而且與石油相比,分布的區域政治較為穩定,因此價格便比較不易受到偶發的地緣政治事件影響。不過煤炭在生態和環境方面卻有著難以忽視的缺點。事實上,煤炭是汙染性最高的化石能源(參見圖5),因為燃燒過程中會釋放大量的二氧化碳,加劇造成地球暖化的溫室效應。煤炭同時也包含其他有毒氣體與粒子及汙染物,如:二氧化硫、二氧化氮、細懸浮微粒或汞,會增加吸入者罹患疾病與提早死亡的風險。

161圖_全球燃煤汙染統計圖
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在21世紀,仍有非常多家庭使用煤炭作為燃料(取暖或烹飪),使得30億人暴露在有害的煙霧中。根據世界衛生組織調查,2012年全球有370萬人因空氣汙染而提早死亡。其中88%的受害者居住在中低收入國家,尤其是仍大量倚靠煤炭作為能源的亞太地區。

為此,各國定期舉行高峰會議,鼓勵與會國家採取汙染程度較低的能源型態。歐盟自2008年起便率先投入一項相當具有企圖心的二氧化碳減排計畫(2030年前要減少40%溫室氣體排放量),並開始積極推廣再生能源。

在中國,由於民眾對嚴重空汙十分不滿(2015年北京市有179日處於重度空汙),促使中央政府調整煤炭的使用量,導致煤炭的內需自21世紀以來首次下降。此一現象引起全球各國關注,同樣的,全球煤炭使用量在2014年也減少了0.9%,是1990年以來第一次。

德國是歐洲最大的燃煤汙染源

這些改變雖有益於氣候與空氣品質,但仍不乏爭議之處。中國經濟趨緩也是煤炭需求減少的原因之一,此外,依照國際能源署的預測,全球煤炭使用量到2020年以前仍會持續增加(每年增加0.8%)。大多數歐盟國家仍使用煤炭發電(參見圖2),17%的溫室氣體排放量即源自於此。其中又以德國、波蘭與英國是最大汙染來源,這三國2014年的碳排放量分別為2億5,500萬噸、1億2,900萬噸和8,700萬噸。而未來幾年內,歐洲(主要是東歐及土耳其)還會再興建10餘座燃煤電廠(參見圖3)。

160圖_歐洲各國燃煤造成的溫室氣體排放量
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160圖_歐洲未來的能源分配
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由此可知,煤炭不會明天就消失,畢竟各國政府就是煤礦業發展的支柱,有的是提供補助,有的甚至是大型開採業者的背後出資者。例如德國政府在1999~2011年間給予煤礦業者的補助高達300億歐元,而許多地方政府都是全國第二大電力公司萊茵集團(RWE)的股東。不過,柏林已承諾要在2020年之前減少40%溫室氣體排放量,為此勢必要關閉市內汙染程度最高的幾間發電廠。

註解

[1] 油當量:各種能源的計算單位均有差異,為方便統計及量化,遂以石油每單位的熱質可揮發能量為計算基準,將各項能源的使用質量統一以油品為基準單位換算,是為油當量。

相關書摘 ►《世界大局・地圖全解讀》:歐洲廢核投資再生能源,中、印為何堅決發展核能?

書籍介紹

本文摘錄自《世界大局・地圖全解讀》,野人出版
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主編:亞歷克西斯.鮑茲曼(Alexis Bautzmann)
製圖:蘿拉.瑪格麗特(Laura Margueritte)
譯者:嚴慧瑩、陳郁雯

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責任編輯:翁世航
核稿編輯:潘柏翰