劉文雄:淨零碳排機會與挑戰並存

口述/工研院院長劉文雄 整理/王明德

經濟日報提供。

許多人對「2050淨零碳排」的第一印象,就是增加營運成本,為企業帶來沉重負擔,工研院院長劉文雄逆向思考,認為伴隨淨零挑戰而來的,將是巨大商機,臺灣企業若能由此角度出發,將有機會延續既有榮景,成為未來數十年的成長動力。

全球經濟高度成長,氣候與環境的改變比我們想像中來得快,根據最新聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)報告指出,如果在2050年前,全世界不能達到淨零碳排目標,地球溫度將上升1.5℃,冰山融化將造成海平面大幅上升,全球諸多島嶼及沿海城市都難以倖免。

政策面、供應鏈邁向碳中和目標

為迎接此嚴峻挑戰,現已有130多個國家宣示或規劃相關政策,歐盟更於7月14日正式公布「碳邊境調整機制」(Carbon Border Adjustment Mechanism;CBAM);在臺灣,總統蔡英文也於今年的國慶演講中,做出相關政策承諾。

除了各國政界,產業界也意識到淨零的急迫性,如今全球已有超過300家企業加入再生能源倡議(RE100),並制定減碳協定。像是蘋果電腦要求供應鏈使用100%再生能源,預計在2030年對供應鏈和產品實現碳中和;Google計劃在2030年前,全面採用零碳能源;在汽車、食品、民生用品等領域中,也有多家國際大廠制定出明確的策略與作法……絕大多數企業都設定在2030年實現淨零碳排目標。

IEA淨零策略一:精進現有技術

國際能源署(IEA)也提出「2050淨零策略」,鼓勵企業在技術面分成兩階段落實。首先是在2021年到2030年間,企業可先「精進現有技術」,除了優化現有的再生能源、電氣設備等使用效能,也要改變人類對資源與能源的需求與行為,提高碳捕捉、再利用與封存技術(CCUS)的效率。

再生能源方面,可增加太陽能、風力、潮汐能、地熱能、水力能等潔淨能源的使用量,從供給端推動低碳能源供給,建立電力承載順序。電氣化方面則可善用電動車、電動摩托車、電氣化大眾運輸系統等低碳設備與系統,以減少、轉移、精進的方式,循序漸進完成「運輸電氣化」的目標。

改變需求與行為更是此策略的重點,政府與產業有義務打破不斷購買新物品的線性經濟思維,發展「使用但不擁有」的共享平台。至於碳捕捉、利用與封存技術,可用創新科技改變製程與原物料的燃燒溫度,以減少碳排放比例。

IEA淨零策略二:創新研發與國際合作

到2030年至2050年的第二階段,企業可將主力放在「創新技術研發並發展國際合作」,此階段可從「技術面」和「非技術面」發展。在「技術面」,首先可發展已被視為未來潔淨能源的強勢選項「綠色氫能」,同時在產線設計上降低碳排,利用CCUS建立健康碳循環,並發展低碳新材料,從能源前端到商品打造全新供應鏈。此外,也可善用「邊際減量成本曲線」(Marginal Abatement Cost Curve;MACC)分析,不斷尋找合乎效益的技術。

至於經貿、法規與國際接軌的「非技術面」,可透過內外兩股力量逐步往淨零碳排目標前進。對內以政策、規範、獎勵為推力,推動再生能源發展、從電動車與充電設備促進電氣化、提升建築能源效率、重新思考對產品規範的意義;對外可制定碳定價、碳權(碳排放額度),因應國際上以「碳」為標的貿易規則,像是由政府訂定國內碳交易或碳費機制,避免企業被重複課稅,或因課徵碳稅而減少國內稅收。

由上述進程回看臺灣,臺灣可以著手發展淨零碳排的領域,包括「製造業減碳」、「節能建築」與「農業廢棄物的減少與處理」,這也是目前臺灣碳排放量的三大區塊。再從產業商機的角度觀察,其實臺灣在IEA提出的兩大策略中,皆具備發展良機。

臺灣掌握八大減碳技術商機

在「精進現有技術」階段,臺灣已具備八大優勢技術:
臺灣地狹人稠,因此發展高效率、低成本的太陽光電極為重要,工研院已與業者攜手合作,開發出可提高發電效率的「穿隧氧化鈍化接觸太陽電池」,未來可結合半導體科技,增加光電轉換效率,節省太陽能電廠用地面積、增加投資報酬率。

第二是「交通電氣化」,鼓勵民眾乘載大眾運輸,將有效減少碳排放量。臺灣產官學研可合作發展電氣化的大眾運輸工具,像是工研院與新竹縣政府合作的高鐵自動駕駛接駁車等等,各界也可分析國際廠商需求,深入研發電池、充電站等硬體設備;軟實力方面,可專攻ICT系統整合、開創新商業服務模式。

第三是開發「生質塑料」,工研院已開發100%由植物原料製成的高阻氣性生質聚酯材料「聚乙烯喃酸酯」(PEF),該材質在氣體阻隔性、耐熱性等都比現行常用的保特瓶材質更佳,製程上也因具有高耐水解性,加工起來更方便,可以製造出更輕、更薄、更結實的飲料包裝瓶,將有效降低50%~70%的碳排放量。

第四項是「電動車的共享服務模式」,國內龐大的汽機車數量影響全國碳排量甚大,若能全面電動化,並透過共享平台減少車輛閒置時間、提高周轉率,將對國內實現節能減碳目標大有幫助。

煙道氣主要是石化、鋼鐵、電能等大型製造產線中鍋爐所排放的廢氣,若能導入「CCUS技術」,其帶來的碳商機將十分可觀。現在工研院已與國內企業合作,以高效能吸收劑捕捉二氧化碳,並將工廠餘熱及太陽能等分離、再生與純化,回收的二氧化碳可製成有價值的碳氫化合物及石化材料,之後進行再循環利用,降低能源消耗。

液晶面板是當今各種電子產品的主要螢幕用材,但液晶隨意棄置會對環境造成衝擊,估計全球每年會廢棄8到10億片面板,數量相當可觀。透過工研院研發的「廢液晶再利用處理系統」,可將液晶、金屬銦和面板玻璃從各類型廢液晶面板取出、純化並再利用,每日可處理3公噸液晶面板,每年處理達千餘公噸。

提升建築能源效率也是各國的減碳重點,位於臺南沙崙的綠能科技示範場域,由工研院攜手多家業者,整合太陽能熱水、熱泵等再生能源與綠建築外殼,搭配LED照明、能源管理系統等智慧科技,從住家便可達到低碳能源、智慧節能等目標。

在農漁業的廢棄物處理方面,工研院將廢棄果皮化為「綠金」,開發出以檸檬皮渣為原料的低成本反芻動物飼料,可有效提升牛隻泌乳量和肉質;西海岸邊堆積如山的廢棄蚵殼,透過工研院的技術提煉出碳酸鈣,可適用於建築、紡織、包材等產業,甚至是醫療級藥錠中常見的賦形劑……原先棄之如敝屣的廢棄物,一躍成為循環經濟新商機。

新技術與新作為使淨零成真

至於在「創新研發與國際合作」方面,臺灣也可發展以下4種新興技術。首先是「綠色氫能」。未來業者可從化石燃料重組、或化石燃料重組結合CCUS技術、再生能源等管道取得不同類型的氫氣,應用於燃氣電廠混燒氫氣、燃料電池發電、大型製造業、氫能車等場域。

第二項新技術是「二氧化碳的捕獲再利用」,該技術可將捕獲到的碳加上不同觸媒,轉化成可用的石化原料,目前中油已經著手研發各種觸媒,未來有望成為許多產業的新環保選項。

第三項新技術是「低碳混凝土」,以循環材料作為原料,透過常溫下鹼所激發的無機聚合反應,取代水泥高溫鍛燒製程,預估可減少9成以上的碳排放量。

第四項發展「生物與資訊融合的生產系統」,打造以生物為原料生產高性能產品的節能低碳型生物產業,例如建造智慧生物工廠,以生產可再生原材料、低成本節能生產材料和以生物生產高性能產品的新價值開創願景。

除了新技術,臺灣還需建立「零碳新生態系」,運用已建立的碳足跡資料庫與服務平台發掘須減碳項目,再加以改善,並透過邊際減量成本曲線(MACC)持續盤點可執行的節能減碳技術,讓減碳組合與時俱進。此外,臺灣也需要與國際合作發展氫能產業,除了建立長期且穩定的氫氣供給合作模式,開發關鍵技術的同時,也要建立相關法規與標準,逐步完成接收站、高壓/液態儲氫槽、純氫管線/槽車等相關基礎設施。

2050年淨零碳排,對臺灣而言既是挑戰,也是機會,現在全世界都朝著這項目標前進,臺灣可把握良機,透過「創新低碳科技」願景推動產業轉型升級,並以「國際合作」共創區域新生態鏈,為下一代打造幸福永續的未來。

IEA建議企業在「技術面」,首先可發展已被視為未來潔淨能源的強勢選項「綠色氫能」。圖為工研院研發的餘氫發電系統。

 

工研院與國內企業合作,以高效能吸收劑捕捉二氧化碳,製成有價值的碳氫化合物及石化材料,之後進行再循環利用,降低能源消耗。

 

工研院研發「廢液晶再利用處理系統」,可將液晶、金屬銦和面板玻璃從各類型廢液晶面板取出、純化並再利用。

文章轉載自工業技術研究院工業技術與資訊月刊