德國版「台電」的非核家園,真的只能靠燃煤、和法國買核電?

德國總理梅克爾出席EnBW第一座離岸風電的揭幕儀式。|Photo credit: Reuters/達志影像
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德國預計2022年將終結核能,如何做得到?從像是德國版「台電」的能源公司身上,我們可以看見當地正在發生的能源轉型。

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2018年才剛開始,台灣就發生兩起難解的電力問題。

3月,新北市的深澳電廠環差案通過,兩組號稱使用「乾淨的煤」(亞煙煤)的超超臨界燃煤機組即將啟動,讓環保團體疾呼撤回許可。同月,停機600多天的核二廠2號機重啟,沒想到才併聯發電一天,3月28日就因蒸氣控制閥出問題而緊急停機,核電安全非同小可,重啟時間至今仍未確定。

傳統能源讓人越來越不信任,不過如果沒有這些電力,台灣每逢夏天就面臨用電吃緊的困境。但其實缺電的台灣,現在正有一股「綠能」勢力在形成,預備要從台灣海峽吹進來。

台灣西部海域有得天獨厚的強勁風力,不僅被英國顧問公司4C Offshore評為全球最優良的海上風場之一 (全世界最好的24個風場,有15個落在台灣所轄的台灣海峽),風力每秒可達10公尺以上,更吸引全球知名的風力開發商,想來台投資。

今(2018)年4月,台灣正式啟動離岸風力發電的遴選機制,海內外一共有9家開發商、18個案場遞出申請,如果在6月優先獲得遴選,就能夠分配到電網先發電,賺每度5.8元、為期20年的躉購電價。來自全球(包括丹麥、德國、加拿大、日本)與台灣本土的風場開發商,早在去年下半年開始,便積極在台灣四處找船、找鋼鐵,和本土供應商合作,準備插旗我國離岸風電市場,申請的案件總開發量高達10.6GW,超過政府釋出的裝置容量(5.5GW)一倍。

截至2016年,台灣的發電狀況仍然是以火力為主(火力82%;核能12%;再生能源4.8%),根據能源局的規劃,到2025年,再生能源發電要達標占總發電量的20%。這是天方夜譚,還是不得不做的決定?我們可以從德國能源公司經歷的轉型之路,一窺究竟。

當燃煤和核電不再「吸金」,下一個能源新霸主是誰?

德國北方的波羅的海,海面上佈滿上百隻風力發電機。這裡是德國電力公司EnBW投資的先鋒風場,波羅的海一號和二號。這兩座規模分別為21與80隻風機的風場其實還很年輕,才剛在2011年和2015年開始商轉,不過至今它們表現不俗,去年有一半的時間發電滿載(4300個小時),生產14億4千萬度的電力(相當於台灣核二2號機組一半的發電量),能供應近40萬戶家戶用電。

德國風力發電
EnBW在波羅的海的離岸風場(波羅的海1號)。|Photo credit: EnBW 提供

不只供電,這些水上風機,也讓連續虧損七年的EnBW公司去年第一次轉虧為營,息稅折舊攤提前盈餘(EBITDA)比前年成長了13.5%,其中再生能源和電網就貢獻了65%的收入。前景看好,EnBW甚至預估,到了2020年,再生能源將為公司帶來超過2倍的盈利增長,而相較之下,傳統發電(燃煤、石油)的收益將下跌2成。

身為德國第三大的能源公司,EnBW像是德國版的「台電」,國家與地方政府佔股超過九成。雖然目前正積極發展再生能源,但其實EnBW在十幾年前,還是一間以核電、燃煤為主的能源公司 — 2011年,核能佔EnBW將近一半的總發電量(47.7%),化石燃料的佔比也高達近四成(38.1%),再生能源只有一成(10.8%)。

EnBW的能源結構,某種程度正反應出德國「能源轉型」的路徑圖。

1986年,蘇聯發生車諾比核子事故,反對核能的綠黨在1998年和社民黨結盟,拿下德國國會過半席次,從那時開始,德國「去核」的政策逐漸明朗。不過直到2011年,日本發生福島核災之後,才真正成為促使德國廢核的「最後一根稻草」— 德國政府在當年毅然決然宣布與核電「斷交」,德國17座反應爐中有8座永久性關閉,而最晚在2022年以前,德國境內的9座核電廠必須除役,邁入「非核家園」。

這項決定造成包括EnBW在內的德國四大能源龍頭(意昂集團、萊因集團及Vattenfall)巨大的財務損失,意昂、萊因與Vattenfall,甚至還向德國最高法院——聯邦憲法法院提出多項訴訟,要求賠償。

不過,德國政府廢核的政策堅定,加上邊際成本(每發一度電所額外增加的成本)為零的再生能源,在電力市場上的競爭力逐漸增強,也讓這些能源巨頭不得不重新審視自己的電力政策。

意昂集團(E.ON)在2014年將化石能源業務轉移到一家新公司Uniper,意昂本身則全力發展再生能源與電網,更在2018年收購再生能源公司Innogy。

而EnBW也從2012年,開始致力能源轉型,營運重點聚焦在風力發電。2016年,EnBW比五年前少了超過一半的核電(22%),電力缺口除了靠化石燃料補上(燃煤35%;燃氣13%),主力發展的能源,其實還是增長一倍的再生能源(23%)。

「EnBW是追著風跑的一間公司。」EnBW電業發展事業部負責人德克·谷瑟威(Dirk Güsewell)驕傲地說。EnBW如今擁有47座陸域風場、2座離岸風場,另外北海2座離岸風場(Hohe See和Albatros)也剛投入開發階段,預計2019年就能併網發電。

如果看現在風力發電的成本變化,不難看出EnBW為什麼全力投資風能。

德國在2000年通過《再生能源法》(EEG),讓再生能源優先調度併網,以每度50歐分(約台幣18元)的高價,保證收購再生能源,吸引許多開發商投資。而隨著越來越多人投入風電市場,連帶改良風機技術,發電效益越來越好,風力發電成本也逐步下降。

LCOE
美國投資銀行拉扎德(Lazard)2017的年度分析指出,原來成本最高的太陽能和風力發電成本(LCOE)持續下降,在某些情況下,建設和營運成本甚至低於傳統發電技術(如煤炭或核能)。

德國電力
2017年10月,暴風席捲德國期間,風力發電量大增,電力市場甚至出現批售電價為負的情況。Photo credit: Fraunhofer

「燃煤發電如今已不符經濟成本,」EnBW的工程技術總監波爾(Michael Boll)表示。據他所說,德國目前22個燃煤工廠,因為燃煤發電在電力市場上的價格降低,寧願關停不生產,有的工廠一年只工作16個小時。

燃煤部門的員工,也因為前途未卜,紛紛開始轉行。

21歲的拉普(Lars Rapp),原來是在EnBW的燃煤部門工作,他說考量到2040年之後,德國的火力發電站可能不復存在,許多同事都跳槽到別的公司,或是轉行到其他行業,於是他也在去(2017)年,申請調職到更有潛力的再生能源部門。

當越來越多再生能源併入電網,燃煤電廠如今反退而成為維護系統平衡的角色,在沒風又沒太陽的時候供應電力,或是當風力「過剩」的時候,為了維持電網上下50赫茲的區間平衡,燃煤機組這時也會啟動,用來抑制電網內過多的電力。

德國高電價的內幕:不只再生能源附加費,「電網費」藏在細節中

2017年,德國的再生能源發電量,已經達到整體的38.2%,幾乎和燃煤發電達到一樣的比重(39.1%)。各樣再生能源中,又以風力發電為首,去(2017)年光是風力發電的發電量,就佔全國超過兩成的發電量(23%)。

除了陸域發電,德國更將風機擴張到海面上,到去年底為止,德國離岸風電已累積了5.3GW的裝置容量,在歐洲僅次於英國(6.8 GW),是全歐洲風能成長速度最快的國家,目前約有2萬人在相關產業,境內擁有完整的供應鏈,包含架設風機需要的電纜、基樁、塔架及機艙供應商,不用額外從國外進口,能直接送往風場安裝。

不過,德國發展離岸風電,其實不是一步到位。

德國發展離岸風電的腳步,一開始比英國和丹麥還慢。當丹麥在1991年在波羅的海建立全球第一個風場時,德國還在仰賴燃煤與核能。比別人晚了近20年,直到2009年,德國第一座海上風電機組才完工。

德國怎麼做到的?

攤開德國電費單,可以看到至少兩種電力來源選擇的方案:一種是比較便宜、化石燃料佔比較高的方案,另一種則是百分之百的再生能源方案,消費者可以選擇,用比較高的電價來支持再生能源發展。

德國電費單
2009年的電費單,最左邊是便宜的綜合能源方案、中間是較昂貴的100%再生能源方案、最右邊是當年德國的能源發電佔比(化石燃料57.8%,核能24.9%,再生能源17.3%)。|Photo credit: 關鍵評論網Abby Huang攝

另外,無論選擇什麼方案,德國的電價單都有一筆「再生能源附加費」,德國政府也是透過這筆附加費,作為扶持再生能源產業,用優惠的電價,向再生能源業者買電20年,而這筆費用,也直接反映在民眾的電費單上。

德國的電費單,包括了營業稅、電網稅、特許費、電力稅、熱電聯產法附加費等8種不同的費用,不過有一半的費用,與發展再生能源有關。

2018年,德國每度電包含了2.4台幣的再生能源附加費,佔電費的23.1%。不過最貴的部分,其實是電網(每度電包括2.6台幣的電網費,佔電費的24.7%)。

擴建電網,其實是德國發展再生能源不可或缺的一環。因為風能、太陽能這樣的再生能源,不像傳統能源(煤炭、石油和天然氣)可以直接運輸,必須以電力形式輸送。德國的風場多半在北方,北部的風電發展得很快,可是德國電力消費主要都集中在南部,包括西南部的汽車工業重鎮斯圖加特(Stuttgart),因此建設高壓輸電線,將幾千公尺之外的風電輸送過來,變得格外重要。

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德國輸電公司Transnet BW在巴登 - 符騰堡邦的電網,總長2,400 km(相當於台灣環島兩圈)。|Photo credit: EnBW提供

「我們以往的作法,是直接在工廠附近蓋傳統電廠,現在卻要從風場所在地,拉饋線到工業區。所需要的電網,也從原來的100公里,延長到700公里。」Transnet BW的工程總監耀赫(Bernd Jauch)說,他們目前正著手一項「超級電網計畫」,與中部和東部的電網公司(Tennet和50 Hertz)合作,投資超過3.5億台幣,建立橫跨德國5大邦的超長電網「SuedLink」。

「SuedLink」所到之處會經過5萬塊土地,而土地背後更有上萬名地主,也讓Transnet BW「一年365天,其中有200天是花在與政府、產業、居民溝通上。」從計畫到建設,前後所花費的時間最高可長達10年,電網蓋得慢,也曾造成德國風力發電一度停滯。

除了境內電網,Transnet BW的電網,更擴張到鄰近的比利時、丹麥和挪威,有助於電力短缺時向外國買電。耀赫表示,歐洲電力的互通有無,對於電網的穩定相當重要,尤其是「看天吃飯」的太陽能和風力進入電網之後,「絕對、絕對不能塞車」,必須靠著精準的天氣預測,與歐洲34個國家的調度中心即時聯絡,調度當日所需電力。

另外,德國更將多餘的電力賣到鄰國,根據德國聯邦網路局最新的報告,2016年,德國電力出口量達到總發電量的8%(519億度),大部分輸往奧地利、瑞士和荷蘭,包含鄰近使用核電超過七成的法國(當年德國賣給法國的電力比起向法國買的電,多了97.3億度)。

德國經驗,可以複製在台灣嗎?

2025年,要放棄核能的台灣,再生能源必須成長5倍。

能源局除了推廣太陽能,鼓勵家戶在自家頂樓「種綠電」(裝設太陽能板)之外,也積極推動風力發電,希望加速達到再生能源發電占比20%目標。為了辦理相關業務,今年3月位於台南的「綠能科技產業推動中心」(綠推中心) 正式揭牌,負責廠商協調。

不過,台灣已經商轉的離岸風電,目前只有2架由上緯投控公司自己出錢蓋的示範機組,裝置容量8MW(0.008GW),如果要在2025年之前達到5.5GW的目標,以一支最高效能的風機(12MW)來算,需要在未來7年內,在海上部屬458支海上風機。

不過,EnBW集團主管電源開發的谷塞威爾(Dirk Guesewell)對於台灣離岸風電產業,表示相當樂觀:「(5.5GW的目標)絕對、絕對可以達成。」他說。

谷塞威爾表示,發展離岸風電並不容易,必須要有嚴正的意志來推動,也需要強大的法規框架。他說,德國在2016年,短短一年內就建立了3.5GW的離岸風力,台灣到2025年以前建立5GW,並非不可能。

不過,谷塞威爾提醒,離岸風場的規劃需要3到5年,興建時間2年,啟用後還要運轉20到30年。這中間所需要的信任感,非常重要。

德國發展風能的路程,至今已快20年。德國昂貴的電價,卻扶持了再生能源市場,並打造周邊的配套設施,如今才能在全球的風能市場中站穩腳步。

去年4月,EnBW與丹麥的沃旭能源(前身為丹能集團,Dong Energy)以零元標下北海的風場,這個風場未來將只憑市場的電力價格獲利,沒有政府補助。而在今年3月,瑞典能源公司Vattenfall也獲得在荷蘭北海建立700兆瓦(MW)無補貼風場的權利,目前已開始動工,預計2022年就可以開始商轉。

歐洲陸續出現無需補貼的離岸風場,德國政府的再生能源保證收購價也從2000年每度50歐分(約台幣18元)一路下跌到2017年的7歐分(約台幣2.5元),顯示風力發電已具備進入自由市場的潛力。

不過這些風場究竟能不能「穩賺不賠」?英國《金融時報》指出,沒有補貼,這些開發商是否能從中獲利,仍然像是一場賭注,不過是一場「經過計算」的賭注。而離岸風電正要開始起步的台灣,未來如何發展,不只台灣,全世界都在看。

核稿編輯:楊之瑜

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