當極端氣候成為新常態,頻頻停機的核電也必須正視其「能源韌性」

我們想讓你知道的是
近年來因乾旱和核電廠進水量降低,導致的停機期間遠比過去更長,嚴重衝擊能源供應,而氣候的間接影響則包括因暖化衝擊生態系統而構成的新挑戰。例如,暖化造成水母大量繁衍,堵塞核電廠進水口或冷卻系統......
艾哈邁德特別說明,前述情境還隱含著許多不確定。在目前的情況下,極端氣候的頻率和強度與全球暖化趨勢還算一致,兩者呈現線性關係。一旦暖化無法控制在工業革命前全球均溫的攝氏1.5度以內,極端氣候事件和暖化就可能發生非線性變化。換言之,升溫超過1.5度後,即使是輕微地擾動氣候系統都可能使系統產生劇烈變化。
艾哈邁德在核電廠停機研究中特別以政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)所提出的高排放情境假設全球均溫可能在2050年前上升攝氏2度。但艾哈邁德的推估仍是假定氣候與溫度呈現線性變化,此時全球核電機組發電量的損失約為1%。
2021年世界氣象組織所發布的《全球年度至十年氣候更新報告》(Global Annual to Decadal Cimate Update)已預估,全球升溫極可能會於2021年至2025年間超過巴黎氣候協定所訂的攝氏1.5度門檻。這表示艾哈邁德所憂心的升溫與極端天氣的非線性關係極有可能出現。
與其他能源相比,核電廠無法快速靈活反應負載變動,升降載,調配發電量,極端氣候事件的頻率增加也突顯了核工業和政府應認知到,若想因應氣候驅動的停機所帶來的挑戰,就必須正視氣候問題。
氣候變遷的直接與間接影響
艾哈邁德的研究顯示,雖然核電廠常發生水溫過高,進而影響冷卻系統的能力,但這並不是核電廠停機的全貌。不同的氣候條件會直接或間接引發停機。這裡先從直接影響說起,核電廠必須以海水、河水、湖水冷卻反應爐爐心 。當暖化造成海洋、河流、湖泊升溫超過標準值,可能就會影響冷卻效果和品質,造成部分停機(降載)或完全停機(關閉反應爐)。此外,河流、湖泊水位過低,難以進水,也會直接影響核電廠運作。
但問題不僅於此。乾旱、熱浪的異常高溫可能會引發野火,波及核電廠區,因而必須緊急疏散廠內作業人員。高環境溫度更會增加輸電、變電時的損耗 。
艾哈邁德的研究發現,近年來因乾旱和核電廠進水量降低所致的停機期間遠比過去更長。自2010年至2019 年這類問題已嚴重衝擊能源供應,每次停機時間平均長達110小時,每次損失135GWh 的發電量。
環境溫度上升是法國核電廠停機的主因。此外,法國核電廠常因每年9月至11月間進水量較低,造成停機。因為停機常集中分布於前述月份,法國核工業遂決定於上述月份停機歲修。

至於颶風/颱風所造成的平均停機時間約為65小時,每次損失的發電量約為59GWh。在美國、南亞和東亞因颶風/颱風所造成的完全停機事件通常集中分布於7月至9月間。不論停機期間為65或110個小時,這類氣候引發的停機事件都會為穩定的能源供應增加變數。
氣候的間接影響則包括暖化會衝擊生態系統,構成新的挑戰。例如,暖化造成水母大量繁衍,堵塞核電廠進水口或冷卻系統。位於蘇格蘭的托尼斯核電廠(Torness nuclear power station)在2011年就因大量水母堵塞了冷卻系統迫使核電業者EDF緊急停機。此事並非個案。位於瑞典東南部的奧斯卡薩核電廠 (Oskarshamn Nuclear Power Plant)曾於2013年發生水母入侵冷卻系統迫使反應爐停機的事件;根據日經新聞報導,在日本海因暖化而大量增生的巨型水母近年來已對核電廠構成地震以外的重大威脅。
暴雨也可能造成停機,例如變壓器、變電站或輸電線路因雷擊造成電力損壞。風暴所帶來的強降雨可能會使雜物、漂流木堵塞位於河岸或海岸的核電廠進水口。
這也顯示,氣候驅動的停機問題不容小覷。這裡必須說明,並非所有的核電廠停機事件都與氣候變遷相關。艾哈邁德明確表示,非氣候原因也會造成停機,包括地震、海嘯和冷卻水進水口吸入船運材料和海洋垃圾。
艾哈邁德所羅列的氣候驅動的停機事件在美國頗為常見。舉例而言,2011年時艾琳颶風(Hurricane Irene) 以每小時195公里的風速侵襲美國東岸時,美國最大的核電集團艾索倫電力公司(Exelon)已在艾琳重創紐澤西州牡蠣灣核電廠(Oyster Creek Nuclear Power Station)前自行停機,當時影響了60萬戶的電力供應。
艾琳颶風行經北卡羅來納州時,該州布倫斯維克核電廠(the Brunswick nuclear power plant)1號和2號機的功率則是降載至65%。艾琳颶風一路北向,行經馬里蘭州卡爾弗特崖核電廠(the Calvert Cliffs Nuclear Power Plant)。一片鋁壁板因強風吹襲,擊中核電廠變壓器造成停機。
這些停機事件還只是冰山一角。艾琳颶風的強度為3級,也就是時速在178公里至208公里之間。根據美國國家颶風中心的估計,自1851年至2021年間,共有37個熱帶氣旋達到5級颶風的標準,也就是風速至少為每小時252公里或更高。
艾哈邁德的研究發現,過去30年氣候事件與核電廠停機的頻率為正相關。在1990年代,氣候引發的全部和部分停機的頻率約為每爐年0.2次。在過去10年則達到每爐年1.5次。由於與氣候無關的因素在研究期間只增加了50%,這表示氣候引發的計畫外停機正是核電廠停機的主因。與此同時,完全停機的頻率也從1990年代的每爐年0.05次增加到2010年代的每爐年0.25次。
從生活實踐淨零轉型,讓地球HP值滿點

我們想讓你知道的是
全球暖化情勢日益嚴峻,必須積極因應;減碳是每個人的責任,我們生活中的選擇與行動,都與地球的未來息息相關,但只要從小地方開始做出改變,就能帶來轉機,讓地球重拾生機。
地球就像是一個巨大的有機體,具有自我調節的能力,然而因人類活動產生大量碳排,溫度上升導致全球氣候異常並造成災害;聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2023年3月公布第六次評估報告(IPCC AR6)指出,根據2021年10月各國宣布的國家自主貢獻,2030年承諾的減排量仍不足以將本世紀末的升溫控制在1.5°C,甚至難以限制在2°C;氣候變遷已對地球健康構成威脅,一個「宜居且永續的未來」機會之窗正在迅速關閉。
全球升溫攝氏1.5 °C、 2°C,影響有這麼大嗎?
IPCC 估計,若地球升溫1.5°C,到2100年前海平面將上升0.26到0.77公尺,若升溫至2°C則將再增加0.1公尺,將影響小型島嶼、低窪沿海及三角洲等區域約1,000萬人口暴露在相關風險中;就研究涵蓋的105,000個物種,升溫1.5 °C會有 6% 的昆蟲、 8% 的植物和 4% 的脊椎動物地理分布範圍會縮小50%,升溫2°C,則會有18%的昆蟲、16%的植物和8%的脊椎動物消失;與高溫有關的疾病發病率或死亡率將增加,並提高相關蟲媒傳染疾病帶來的風險。
面對全球氣候失衡的威脅,我們就像遊戲中闖關的玩家,必須想辦法讓地球的HP值(生命值)恢復,然而這不是遊戲,挑戰結果意味著我們真實的未來。減碳、零碳是控制暖化的關鍵,加速導入再生能源、電氣化是主要國家刻正加速推動的重要政策,然而發電過程勢必有能量轉換的效率損失,輸配電則有線損,因此國際能源總署(IEA)倡議各國在思考未來能源組合(energy portfolio)時,應將節能視為第一燃料(energy saving is the first fuel)。歐盟目標在2030年最終能源消費較2020年實績值減少15.8%,法國淨零策略(SNBC)則規劃大幅提升工業、住宅、運輸能源效率,日本第六次能源基本計畫也提出2030年電力需求較2013年減少20%的目標。
除了國家層級推動的的節能目標,你我還能採取哪些行動、讓地球恢復生機?
多想兩秒鐘,地球更輕鬆
愛地球不只是一種生活風格,也是很潮的生活態度,每個人從食、衣、住、行、育、樂、購等生活小細節,選擇對環境友善的生活習慣,就有機會讓地球更宜居。
1. 利用大眾運輸或碳排量低的交通運具
根據我國《氣候變遷因應法》所規定,國家溫室氣體長期減量目標係由能源、製造、運輸、住商、農業及環境等六大部門共同達成,根據環境部提供的數據,2021年我國運輸部門溫室氣體排放量約占13%,若使用電動運具、搭乘大眾運輸工具,短程距離往返選擇走路、騎腳踏車,可有效減少碳排,有助改善空氣品質,更有益身體健康。

2. 自備環保用具,減少一次用產品使用
出門前隨手攜帶環保購物袋、環保杯、杯套或環保餐具,如果忘記帶,亦可使用租借循環杯與容器,或店家提供的環保餐具,尤其少用一個塑膠袋就相當於減碳0.057公斤,幾秒鐘的選擇與行動,能夠減少一次性產品垃圾、省下處理廢棄餐具的能源消耗,降低地球的負擔。舉手之勞自備購物袋、餐具,就是實踐減碳生活的第一步。
3. 認明節能標章,省電還能減碳
常見於耗能商品上的「能源效率標示」,提供了年耗電量、耗能等級資訊,並根據不同產品提供對應的能源效率數據;耗能等級數字越低代表耗能越少、越節能,圖示上的溫度計也就會落在象徵地球降溫的藍綠色;而貼有節能標章的產品,代表能源效率比國家認證標準高10-50%,所以用電更省,更有助於降低碳排。
4. 智慧用電,錢包受惠
智慧電表是具備通訊功能的電力量測設備,每日可將用電數據回傳台電公司,搭配使用「台灣電力App」,可查詢每15分鐘的用電量,每6小時可結算一次電費,另外,還可透過APP內「用電比較」、「未出帳用電量」、「費率試算」、「住宅用電分析」等功能,掌控電費支出及家電使用情形,找出家中的吃電怪獸,即時調整用電習慣,省下不必要的電費支出。

5. 加入綠領行列,將知識化作守護地球的行動
除了節能,以再生能源替代化石燃料,更是降低碳排的關鍵,近年來在政府的加速推動下,我國今(2023)年再生能源發電占比可望達到10%,逐漸成為供電要角;不過根據國際能源總署IEA在2023年9月發布的新版《2023年淨零路徑圖》(Net Zero Roadmap 2023 Update – A Global Pathway to Keep the 1.5 °C Goal in Reach),2030 年全球再生能源裝置容量必須成長三倍達到11,000GW,才能達成淨零排放情境所設定的減排量。更多的再生能源,意味著基礎建設、技術研發、產業推動也必須加倍投入,有賴運輸、建築、金融……等不同領域的「綠領人才」投入實踐淨零轉型。根據104人力銀行數據顯示,2013-2023十年間,綠領工作數成長6.5倍;面對2050淨零目標,無論是節能、創能、儲能、系統整合,都需要更多人才投入。
淨零轉型你我同行
在這場為了地球未來而戰的任務中,每個地球玩家都扮演著關鍵角色,無論是隨手關燈、自備購物袋這樣的舉手之勞,或是選擇低碳排的電器與運具,甚至成為綠領工作者親自參與,每一個支持淨零轉型的力量,都有助於地球HP生命值恢復滿點。

(經濟部能源署廣告)