傳統風力發電落伍了?法國要讓風機「浮」在水中

傳統風力發電落伍了?法國要讓風機「浮」在水中
Photo credit: Reuters 達志影像
我們想讓你知道的是

核能大國法國,預計十年內要關閉全國三分之一的核子反應爐。當核能退場正式倒數計時,優雅法國又有哪些新寵兒呢?

唸給你聽
powered by Cyberon

法國,核電帝國。

法國是全球最依賴核能的國家,法國一年的總發電量,核能就占了超過七成。國營法國電力公司(EDF)靠著19座核電廠、58具核子反應爐,生產四分之三的法國電力,是僅次於美國,全球核電規模第二大的國家。

靠著穩定的核電,法國不僅享有相對低廉的電價 —家戶用電每度電約為台幣6.06元(0.169歐元),比起鄰近的德國電價,便宜了快一半(德國電價每度電約為台幣11元/0.305歐元),也是28個歐盟國家中,電價第7低的。法國更靠著賣電,賺進龐大的外匯,年收超過30億歐元(約台幣1083億元)。

「核電,可以說是法國的傳統。」法國紀錄片導演西席爾‧迪昂(Cyril Dion)告訴我。

法國政府在經歷1973年石油危機之後,更加深能源獨立的決心,大量投資興建核電廠。不過,法國核電廠多建於1970年至1980年間,反應爐平均壽命已超過30年,改造反應爐的技術與成本不確定高,再加上2011年日本福島核災過後,全球對於核能的不信任感加增,法國國內反核的聲音也隨之高漲。

2015年,法國政府下定決心,全面翻轉長久以來以核為主的能源結構。

法國國會在社會辯論後通過「能源轉型法案」,決定在2025年以前,將核電使用占比從七成降到五成。2017年,法國環境部長余洛(Nicolas Hulot)更宣布,為了降低法國對核電的依賴,最多會有三分之一的核子反應爐,在2025年以前關閉。

空氣品質指標網站上,法國上空標記著顯示為乾淨的綠色空氣,一片綠油油。這是法國選擇核能、低燃煤的情況下,而有的乾淨空氣。

做為全球減碳的領頭羊 — 誓言要將全球溫度上升幅度控制在攝氏2度C以內的「巴黎氣候協定」,就是在巴黎簽訂 — 不在減碳上落後其他國家,法國「能源轉型法」也訂下了2030年以前,溫室氣體排放將比1990年減量40%。而法國總統馬克宏(Emmanuel Macron)更在今(2018)年年初時接受媒體訪問時,宣布要在2021年以前,關閉法國境所有的燃煤發電廠。

「核電廠是零碳裝置,我們必須找到替代它的零碳能源。」法國智庫(ADEME)國際事務部主任尼可拉斯.達佛(Nicolas Dyevre)說。

長久以來靠著核電,法國的電力部門是全球溫室氣體排放最低的國家之一。不過如今既要減核、又要戒煤,法國該如何在能源議題上,創造雙贏?

不要核電的法國,向風借力

位於法國西邊的洛里昂(Lorient),是個以觀光聞名的小鎮。因為鄰近大西洋,當地盛產海鮮,而美麗的海灘風景,每年更吸引數十萬的遊客,搭船到附近的小島,是得天獨厚的觀光景點。然而再過不久,這裡將多了另一項全新的產業。

洛里昂彼岸的兩座小島 — 格魯瓦島和貝勒島(de Groix & Belle-ile)之間的海域,是法國政府指定的示範風場,預定在2022年,海面上將會豎起4座風力發電機,總裝置容量24MW,預估可供應3萬戶用電。

而這些風機,表面看起來跟一般的風機沒什麼兩樣,但這4座巨大的海上風龍,其實是「漂浮」在水中,而秘密就藏在水面下。

歐風能源
歐風能源風場示意圖|Photo Credit:EOLFIYoutube影片截圖

目前海上的離岸風機,絕大多數都是使用固定的基座,也就是在海床上打椿,以支持巨大的風機。不過這樣的技術,卻讓風機無法進到更深的海域,只能受限在海深不超過50公尺的近海區。然而海風最強勁的優良風場,往往是在深海區。為了能到更遠的海面上興蓋海上風機,新型的「浮動式」風機正在興起。

浮動式風機的好處,在於它不在海床打椿固定,而是將風架放置在浮動式平台上,並透過纜繩,讓平台連結固定在海床上的三個錨上。風機底座不固定在海床上,除了免受颱風帶來的波浪洋流影響海床流沙、造成基底不穩,地震來臨時,海錨向下更深入海床,比起固定式風機,安定度更高。而纜繩的延長,可以讓風機被帶到更深的水域去,甚至可達600公尺,是傳統風機的十倍。

除了能到更深的海域運轉,浮動式風機因為可以彈性移動,能避開漁民捕魚範圍,加上風機能先在造船廠完工,完成後再託運到海上平台進行組裝,不像傳統風機在製作過程中,打樁發出的巨大聲響,往往會造成水下動物的聽力損傷 — 法國目前有6個離岸風場,都還因為風機的問題,在和當地漁民和環保團體打官司。

全球發展風力發電不遺餘力,截止2016年底,世界上已有超過34萬架風機,乘著各地的風,不靠燃料發電,這也讓風力的發電成本迅速下滑。根據全球風能協會,歐洲陸域風電平均每度電的發電成本(LCOE),在2013年最低為0.085美金(2.47台幣),離岸風電稍微貴一點點,每度電為0.17美金(4.9台幣)。不過,隨著技術的進步,離岸風電的發電成本,可望在2025年以前,下降35%。

比起其他歐洲國家,像是風力發電已占全國總發電量40%的丹麥,法國發展離岸風電其實慢了一拍,到2017年底,離岸風電的發電數字,仍然掛零,全是以陸域風機為主。

不過,陸上風機的數量逐漸達到飽和,海上的優良風場,像是歐洲西風帶(北海、愛爾蘭海、波羅的海一帶)幾乎也佈滿風機,各國除了積極尋找海上處女地,近年來「離岸風電」的技術,也格外受到重視。

法國風力發電商歐風能源(EOLFI),就是看好這樣的海上新商機,專門研發浮動式風機,每支風機的風力轉換率可以達到50%,除了格魯瓦島和貝勒島的示範封場,該公司也在地中海設置規模更大的風場,估計一年生產10億度電,足夠應付400萬戶一年的電力。

而這項技術,也在去年引進到台灣。歐風能源董事長戴蘇佩許(Alain Delsupexhe)說,台灣西部海域,是全球20大的優良風場,風力每秒可達10公尺,比起鄰近的菲律賓、日本、韓國,更適合發展離岸風電。加上福島核災之後,台灣社會對核能的討論偏向警戒,這都讓歐風能源願意冒險,在法國本地都還沒看到結果的情況下,就投入40億歐元(1400億台幣)在桃園外海打造「台海桃園W1N」風場。

「我支持風力發電」,洛里昂的司機克勞德告訴我們。「核電廠處理核廢料的過程有問題,核電廠又會破壞海邊的景觀,我不喜歡,也不贊成。再生能源需要發展,我很支持風力發電。」

法國目前有超過1500個風場,可供應法國3.9%的發電量,不過,法國預計在2023年以前,將風力發電的裝置容量從現在的12GW,提升到26GW。

法國為什麼走得這樣急?

不要核電的法國,向風借力

2015年,法國決定要在未來十年內,也就是到2025年,達到核電減半(75% → 50%)、2030年,再生能源提高超過兩倍(17% → 40%)的目標。不過,法國電力的主要來源,目前仍是以核能為主。(根據法國國營電網公司(RTE)的數據,2016年法國核能發電占比是72.3%。

法國再生能源

法國目前最主要的再生能源發電是水力發電(12%),不過水力發展已趨向飽和,再生能源新寵兒,將會落在排名第二的風力發電(3.9%)。

2002年,法國風機裝置容量還只有148MW,不過在過去十年間,法國風力發電以每年近1GW的量穩健地成長。到了2016年,法國風電的容量已達到12.6GW,在歐盟28國中,是容量第4大國(前3名依序是德國、西班牙、英國)。法國因為地形遼闊,興建陸上風機得天獨厚,目前的風力發電來源,全來自於陸域發電,而第一波海上風電,計劃於2018年上線。

歐洲風能協會(Wind Europe)在去(2017)年也預測,法國的浮動式風電領先歐盟,而浮動式風電的發展,將增進固定式風機的技術,法國可望在2030年以前,超越西班牙和英國,成為歐洲風力發電產能最強的第二大國。

Statistic: Total installed wind power capacity in France from 2002 to 2016 (in megawatts) | Statista

不過,風力發電有一個重要的限制,就是風力發電的不穩定性。風力發電是一種靠天吃飯的發電方式,沒有風吹的日子,必須有夠用的備用容量彌補空缺的電力,若照預期發展風力發電,成為國內發電的主要來源,法國電力系統將需要更多的彈性。

而這樣的彈性,也讓另一門生意,開始受到重視。

靠著電力調度,法國要「蓋出」好幾座「隱形電廠」

隨著電力供需日趨緊張,加上風力、太陽能這樣的再生能源有其不穩定性,法國政府了解到,缺電不能只靠一直蓋電廠。

2009年才成立的電力調度公司「Energy Pool」,是間小型的新創公司,而她正是在法國政府的扶持下,目前已與全球1000多家公司簽約,協助降低用電量,維持電網平衡。

「需量反應這門生意在法國,之所以能夠蓬勃發展,是因為背後有強大的政治幫助。」公司的發言人達菲(Laura Darvey)不只一次提到,法國政策的趨向對於公司發展的正面影響。她指出,法國國營電網公司(RTE)每年都會舉行招標,藉此讓這些電力調度公司能夠參與電力市場,並在需要平衡電網的時候,發揮影響力。

需量反應(Demand & Respond)特別是針對像是鋼鐵、水泥工廠這樣的用電大戶,在電力「供不應求」時,透過經濟誘因,讓這些用戶配合減少用電,比如在用電的高峰期卸載,不和一般用戶在同一時段搶電,讓電網的電量維持剛剛好的額度,並且使供給與需求得以維持平衡。 而當用戶「發電過剩」時,則透過電網,將多餘的電轉售給其他用戶,在像是「Energy Pool」這樣的平台整合下,各用戶的電力調度,形成一座隱形的發電廠。

2017年,「Energy Pool」最多可抑制90萬瓩(台中火力電廠一個機組的裝置容量則是55萬瓩)。如此一來,除了能減輕電力公司的供電成本、延緩投資興建新電廠,也能幫用戶減輕電費負擔,「Energy Pool」說依照用戶簽約的契約容量不同,大約一年能為客戶減少5% - 20%不等的電費,而「Energy Pool」也多次接洽台電,要為台灣用電戶量身打造一套節電的模式。

「需量反應,不只是為了電力短缺才出現的。」「Energy Pool」亞太地區商業開發經理吉勇(Fernet Guillaume)告訴我,法國沒有嚴重的電力缺乏問題,但關閉核電廠的時程指日可待,再生能源若提升到一定的比例,在日照不足、風力短缺的情況下,電力調度將會是整合能源的重要工具。

廢核之路,指日可待?

雖然積極發展再生能源,法國國營電網公司RTE在2017-2035年電力展望指出,若法國按計畫關閉4座核子反應爐,同時並關閉所有的燃煤電廠,法國將面臨電力短缺的問題。

反核立場一向鮮明的法國環保署長余洛,在2017年7月也首度鬆口,承認這樣的計畫不實際,決定將原定減核去煤的時間,往後再延到2030、甚至是2035年。

法國總統馬克宏日前接受法國第二電視台訪問時也說:「我一點都不崇尚核能,但我覺得魚與熊掌不可兼得。我在法國、歐洲及國際上的優先要務是二氧化碳排放及(全球)暖化。核能對減碳沒有壞處,甚至是排碳最少的發電方式。」

法國能源轉型的窘境,聽在台灣人的耳裡,是不是很熟悉呢?為了達到非核家園的目標,2025年的能源藍圖,台灣將少去13.5%的核能發電,燃煤發電也將從8成降低到3成。兩個國家,兩個目標,都被人認為是不可能的任務,或許目標還很遠,但搶在台灣前頭的法國,可以提供我們不少的啟發。

以下兩篇文章,我們將討論除了電力,法國如何在其他能源上,達到更永續的使用。

先別急著丟廚餘,你知道法國正流行用垃圾發電嗎?
拉法葉百貨頂樓竟然有開心農場?浪漫法國的新低碳經濟

核稿編輯:楊之瑜

或許你會想看
更多『新聞』文章 更多『環境』文章 更多『Abby Huang』文章
Loader