如果「核融合發電」成真,達到不排碳、沒有核廢料、成本又有競爭力,屆時核能也就會復興了。(美聯社)
國民黨主張以「非碳家園」取代「非核家園」,並擬修法核電廠延役至60年。這是理性、科學的提案?在「全球重新擁抱核能」的認知下,提醒國人、執政者務實面對?
「非核家園」是當年廢核的口號,指廢除核能發電且不再使用。以此類推,「非碳家園」是指發電不再排碳?
用石化燃料(煤炭、天然氣)燃燒發電的過程中,會產生二氧化碳、甲烷等溫室氣體,姑且簡化為排碳。發電過程雖然不排碳的核能、綠能(水力、風力、太陽能、地熱等),但從電廠的建設、燃料的開採到廢物的處理,過程中一樣會排碳。
聯合國「政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)」衡量風力發電生命週期的溫室氣體排放平均是11.5,單位是gCO2eq/kwh(每度電所排放溫室氣體以二氧化碳為克當量),而核能是12,燃煤平均碳強度則高達820。
排碳相對較低的核能、綠能合稱為「低碳電力」。因此,依樣畫葫蘆的「非碳家園」更切合實際的說法是「低碳家園」。
根據《低碳力》網站資料,低碳電力100%的冰島,其中70.2%是水力、29.8%是地熱能;挪威是水力89.1%、風力9.4%;丹麥靠59.3%風力、14.1%生質能、10.7%太陽能,也可以達到84.1%的低碳電力。也就是這些國家的地理條件適合,加上綠能與儲能科技的進步與成本的減降,靠綠能就能達到低碳。放眼全球來看,「非碳家園」取代「非核家園」的「取代」說不合邏輯!
很明顯,「無碳家園」的口號是虛,國民黨項莊舞劍意在讓目前已關閉或即將關閉(核三廠2號機將於今年5月除役)的核電廠重新啟動。
提議現有核電廠要延役(其實是重新啟動)的理由有:核能的成本低;無核能台灣就沒有能源韌性;擁抱核能已是全球的趨勢等。
延役老舊核電廠的成本是多少?安全總體檢、設備汰換更新、強化及耐震補強、新建乾式貯存設施(核一、二廠用過燃料池已近貯滿,核三廠儲存空間有限,僅可供運轉數年),這些成本加計進去,第二春的台灣核電還是廉價嗎?
國民黨避開這個議題,或將這個難題丟給執政黨,可以理解。但不能逆科學、玩民粹。在電價可能調漲之際(送電價審議委員會前),暗指兩大兇手是棄核、擁綠,泡製大選時的手法,竟指雲豹賺飽飽,台電虧損是他害的?逼得業者急發聲明,自曝銷售數據,說賣給台電的再生能源光電,僅占全年營收的1.79%,且94%的售電收入皆來自民間企業。
2024年台電系統發電量為2,514億度,其中火力發電量占比達79.7%,包括燃煤31.1%、燃油1.4%、燃氣47.2%等。這些燃料均要進口,只要國際煤炭、天然氣價格上漲、運價上揚,均可能大大影響台電的發電成本。
預算被擋是這次醞釀調價的導火線,但電價不能與成本連動的定價策略,加上結構性因素(進口天然氣、煤炭高佔比)才是目前台電虧損的元兇。
話說回來,核能發電就能避免成本的推升嗎?核反應爐主要燃料濃縮鈾,在俄烏戰爭爆發後,價格屢屢攀升至歷史新高,英國《金融時報(FT)》年初報導,今年(2025年)濃縮鈾價格達到每分離功單位(SWU)190美元,遠高於三年前的56美元。SWU是分離鈾同位素過程中所需作功的標準衡量單位。俄羅斯是核燃料用濃縮鈾主要生產國,美國的制裁及俄羅斯的出口禁令,引發國際濃縮鈾價格迭創新高。
台灣96%能源仰賴進口,「台海一旦發生戰爭,天然氣運輸船可能被擋進不來,屆時台灣電力能撐多久?這個議題過去曾引發立委的質詢,有人以能源韌性為由,提出核三廠延役來因應。
所謂能源韌性是指維持供電的安全與品質,不應當是聚焦在發生戰爭時。若台海有事,煤炭、天然氣的庫存天數才是關鍵,而核三的發電量佔僅6%,相對目前近50%的天然氣發電、30%左右的燃煤,挹注有限,而且,戰火中的核電,比其他能源設施更加脆弱與危險。
俄烏戰爭後,《2022年世界核能產業現況報告The World Nuclear Industry Status Report 2022」,特闢「核電與戰爭」的專章,重點有:
反應爐與用過燃料棒冷卻池之脆弱;戰爭中的核電廠和用過的燃料棒儲存問題;核安在戰時所遭遇的多重間接威脅;核電廠的特殊弱點;用過燃料棒貯存設施的特殊弱點;可能的輻射釋放機制和情境等章節。
引述其中幾點更具體、非技術面、一般人也能完全理解的描述:
世界上從未有核電廠的設計是用於在戰時條件下運轉。
攻擊方可以藉著威脅破壞核電廠來當作勒索。
無論是否有軍事理由佔領、奪回或以焦土政策摧毀核電廠場址,戰爭時期都可能存在種種意想不到但足以影響核安的原因。如因武器系統不夠精準而導致意外擊中核電廠;交戰雙方就影響核電廠安全之相關要素所知有限;在生死攸關的戰鬥中,核安可能並非當務之急。
土地貧脊、資源短缺,四面環敵的以色列向核電說「不」,上述「安全」考量絕對是原因之一。
不少立委和企業家認為,台灣的能源政策要有核電,才有國際競爭力。這種說法是過度簡化國家競爭力,並極度抬舉了核能相對其他發電方式的競爭力。
上述沒有核電的以色列不是弱國。歐洲經濟的領頭羊,高端製造、出口導向,全球第三大經濟體的德國,是非核家園,其GDP總量或人均GDP均遠高於核能密度高的法國。法國2024年的電力有68.0%來自核電,但十年前(2014年),更高達76.2%,減少的份額,是被由風力(增加4.7個百分點)與太陽能(增加3.3個百分點)所取代。
人均GDP排名經常在全球前五的富裕國家,盧森堡、瑞士、愛爾蘭、挪威、新加坡,除了瑞士之外,其餘均是非核家園。
新加坡目前的低碳電力僅有2.0%,其餘98%均是天燃氣,為了減碳,近年來積極規劃向海外購買再生能源,觸角從寮國、印尼,甚至到澳大利亞。核能如果安全、成本低、有韌性,那麼政府決策效率第一的新加坡,早就雙手擁抱SMR(小型模組化反應爐)了。
二、
根據國際能源署IEA( International Energy Agency )發布的 《World Energy Outlook 2024》,2024年全球電力結構依序為:煤炭(10.8)、天然氣(6.7)、水力(4.5)、核能(2.8) 、風力(2.6)、太陽能(2.1)。括號數字為發電量,單位為千太瓦時(thousand Twh) ;1 TWh=10億度電。歷年資料與未來預估如下圖所示。
從2025年之後,趨勢走向如下:
煤炭驟減,太陽能、風電持續驟升;這是最大的結構性改變。
天然氣略減;
核能、水力緩步續增。
到了2035年,原來吊車尾的太陽能、風電,已分別取代過去的領頭羊煤炭、天然氣;核能殿後。排序翻轉為太陽能(10.7)、風力(7.5)、煤炭(7.0)、天然氣(6.6)、水力(5.2)、核能(3.7);
上圖進一步簡化、整理如下,更清楚看出能源結構的推移。
由圖可知,綠能(風、光、水)的比重,從2024年的31.2%提升到2035年的57.5%;化石燃料(煤炭、天然氣)從59.3%降至33.4%;核能從9.5%降至9.1%;核能雖續增,但量能有限,幅度遠不及風光電,因此佔比就相對縮水了。
綠能才是滿足未來電力需求增加,以及因應氣候變遷(減碳)的主角!
2024年九月出版的《2024年世界核能產業現狀報告The World Nuclear Industry Status Report 2024》呼應了國際能源署IEA的報告。
先說報告的總結(Overall Conclusion):
與普遍的認知相反,核電在國際發電技術市場上仍然無足輕重。太陽能加儲能可能是遊戲規則改變者,使政策決定調整為當前的產業現實(Contrary to widespread perception, nuclear power remains irrelevant in the international market for electricity generating technologies. Solar plus storage might be the game changer for the adaptation of policy decisions to current industrial realities.)。
上述結論是根據下面的統計數據:太陽能與風電裝置容量,增加數以百GW計,而核電卻縮減。非水力再生能源裝置容量的投資總額,在2023年將達到創紀錄的6,230億美元,是已有記錄的全球核電廠建設投資決策的27倍。太陽能與風力裝置容量分別成長73%與51%,合計新增裝置容量達460 GW,而核電裝置容量則下降1 GW。全球風能與太陽能設施的發電量比核電廠高出50%。
核能的現況(2024年)摘要如下:
有5座新的核子反應爐(5 GW)於2023年啟動,另有5座機組關閉(6 GW),因此核電產能淨減少1 GW。雖然核電裝置容量下降,但2023年核電產量增加2.2%,不過仍低於2021年與2019年水平。
核電在全球商業總發電量中所佔的比例,已從9.2%下降至9.1%,相較於1996年高峰時期的17.5%,略為高出一半。
截至2024年中期,全球有408座反應爐正在運轉,總裝置容量為367 GW,相較於1年前,多出1座,相較於2002年的高峰值,則減少30座,另有34座機組處於長期停機狀態。
自2004年至2023年的20年間,共啟用102座反應爐,關閉104 座機組。啟用的機組中有49座位於中國,該國並未關閉任何反應爐。而同期間在中國以外,核電機組大幅淨下降51座,淨容量下降26.4 GW。
核電為何沒有競爭力?在商言商,答案是成本。衡量的指標是LCOE(Levelized Cost of Energy,平準化能源成本),它是一種用來評估不同能源技術在其整個壽命週期內的平均發電成本,考慮了建設、運營、維護及燃料成本,並將這些成本分攤到能源技術的總發電量上。
根據投資銀行Lazard的最新LCOE報告(2024, 6月發布, 版本17.0),比較如下:
以上是考慮到碳排放費用($40-$60/噸CO2)後的成本,因將顯著增加傳統化石燃料發電的成本,此計算對核能及可再生能源較具競爭力,如天然氣複合循環發電的LCOE範圍為$45-$108/MWh,考慮碳價格後會大幅上升到$93-$168/MWh。然而在此條件下,核能還是相對沒有競爭力。
但,更早之前(2009年)的核能相較於綠能是有明顯成本優勢的。Lazard不計算碳排放費用,取最高值與最低值平均,比較2024年與2009年,核能發電增加的49%($123→182/MWh),太陽能(公用)降低了83%($359→61/MWh),風力發電(陸上)降低了65%($135→50/MWh)。這是如今消長的關鍵。
何以至此?以太陽能為例,主要是技術創新,如新材料、儲能技術的進步,解決太陽能發電的間歇性問題,以及規模經濟和供應鏈效率的提升、政府政策支持(如減稅等激勵)等。相對的,核能因為安全、環境的考量,新的核電廠不斷墊高建造、營運與管理成本。
三、
核電是個產業,因此和一般企業一樣,除了製造、研發之外,還有行銷,只是呈現、運作的方式不同。核能輸出國(賣方)、輸入國(買方)的企業界、學界、政治人物、官員及意見領袖,均有機會扮演這個腳色。他們或基於信念、認知,也可能個人實質利益,無意或有意為之。振臂高呼的人是熱心者,也可能是行銷員。
擁核者的行銷話術,最常用的是使用片面資訊,來讓人看不到全貌,或用似是而非的比較來引導閱聽人。列舉三例如下:
自2004年到2023年,全球啟用102座機組。現在全球已有408座核反應爐運轉、59座在建造、更多在規劃中、研議中,台灣必須跟上國際趨勢!
日本於2023年下半年重新啟動2座反應爐,使運行中的機組總數達到12座,核電發電量驟增49%。歷經福島危機的日本如此開放,台灣還在反核?
若開放核電,台灣每年「省4個3000億」。
例一談「起用了102座」,但不談同時也「關閉了104座」。國際趨勢是再生能源大幅增長,而不是核電。國際能源署IEA匯集各國的資訊、政策,推估至2035年之前全球核電市場在縮減。核能只是不死,復興與否,言之太早。
例二不談日本仍有21座反應爐處於長期停機狀,而核電在總電力中所佔的比率,2023年再次下降,從6.1%減少至5.6%。
例三是以核電成本每度電1.42元台幣計,這是四十年前的老設備,若再新建核電廠,十年後商轉,成本還是1.42元嗎?或用這樣的電價成本,反推核電廠可以蓋得起來嗎?
除了行銷之外,企業競爭態勢的SWOP分析,也適用於核能產業。依序說明其優勢、劣勢,以及外部的機會與威脅。
優勢(Strengths):
核能與軍事微妙連結,並因此得到國家政策的支持,這是其他能源技術(產業)所沒有的優勢。如法國計劃兩座民用核子反應爐軍事化,製造用於核子武器的氚(此事在美國已有先例)。
根據《2024年世界核能產業現狀報告》,所有正在進行的機組興建計畫中,有93%是由核武國家(中、俄為主),或由核武國家所控制的公司負責於其他國家興建。
截至2024年中期,中國具有數量最多的興建中反應爐,達到27座(均在中國國內),佔全球總數的46%。俄羅斯的26座機組,其中6座在該國國內,其餘20座機組正在7個國家施工。
有此優勢,核能發電維持一定份額沒有問題。
劣勢(Weaknesses):
成本與安全是兩大劣勢。新建核能廠總成本逐年墊高,削弱競爭力。核安與核廢料問題未解,仍是反核者的攻擊點(某種意義來說,這代表是有瑕疵的製程),但幅員廣大的美國、中國、俄羅斯、印度等,對此相對不敏感,安全問題可能極小化。
機會(Opportunities):
減碳議題、AI崛起引發電力需求,對低排碳的核能是兩大機會。我們已經可以看到一些零星個案有所斬獲,但此與全球重新擁抱核能仍有一大段距離。
威脅(Threats)
上述外部機會,對多元的綠能來說,也同樣擁有。綠能還夾LCOE成本優勢,分食了更大市場,核電業者若無法扭轉上述兩大劣勢,佔有率將逐漸被稀釋。綠能是其最大威脅。
買方基於沉沒成本(Sunk Cost)的考量,只好繼續完成。沉沒成本意指「已經付出且不可收回的成本」,它與制定決策(接手或放手)是不相關的、或不在考量範圍。例如,原本180億英鎊投資建廠,因為安全考量及工程延宕需追加預算29億才能完工,要不要加碼?不加碼,甚麼都沒有,還得花錢收拾爛尾;加碼,就等同拿29億來取得電廠。台灣俗諺有所謂「頭已經洗下去了」,道理相近。
英國在欣克利角C (Hinkley Point C) 所興建中的的2座反應爐,就是在沉沒成本考量之下,一再宣告進度延誤以及追加成本;目前計劃首座機組將於2029年至2031年間併網發電(原2025至2027年),造價估計將暴增到479億英鎊(2015年當時的預算是160至180億英鎊)。
更積極並已進行中的對策是延役舊電廠來取代蓋新電廠。根據IEA估計,延長核電廠使用壽命的發電成本,約是每千瓦500至1100美元,這樣在大多數地區,甚至能與風力發電和太陽能競爭。
在上述成本考量下,美英法等國掀起老核電廠延役熱潮,但並不是所有老舊電廠技術上均可以延役。
《金融時報》以蘇格蘭一老核電廠Torness為例,說明其不確定性。該電廠計畫至少運行至2030年,即自1988年開始營運後的第42年。近年來,包覆鈾燃料棒的石墨磚開始出現裂縫,它們難以更換,因此,工程師定期使用微型攝影機,深入到反應爐監測輻射造成的磨損。如果裂縫危及反應爐在極端地震中安全關閉的能力,核電廠就無法繼續運行。電廠主管受訪時表示,如果石墨磚檢查結果出人意料,將會改變計畫。
核三廠未必有相同的技術問題,但它更老舊,1984年商轉,已40年,且核三廠下方還經過恆春斷層。國民黨研議修法延役到60年,是紙上談兵,沒有說服力。可行性評估(技術)、投資效益分析評估(成本)應當先行。
老舊核電廠的復興,國外一樣有質疑聲浪。《金融時報》引述薩賽克斯大學(University of Sussex)學者Paul Dorfman的批判「被延長使用年限的反應爐,都是在今天不會被建造的類型,這就像當你需要的是電動車,你卻試圖重啟一輛老福特。」
加拿大英屬哥倫比亞大學公共政策暨全球事務學院教授M.V. Ramana,更進一步點出核能作為氣候解方並不可行。
世界核能協會(WNA)提出2050年前將全球核能發電量提升三倍的目標,這也是一種行銷,以及自我壯膽,讓全球核能業士氣大振。
2050年太久了,談談2035年就好。核能產業或世界核能協會,對於IEA那張2010~2035能源結構趨勢圖,預估2024~2035平均每年成長2.6%,與未來三倍的成長(換算2035~2050平均每年要成長5.6%)之落差,該如何合理解釋?該如何克服成本、安全性、核廢料處理等多重困境?
美國能源設備公司西屋電氣(Westinghouse Electric)執行長弗拉格曼(Patrick Fragman)受訪時表示,「核能是最安全的能源。」; 「當然,對於早期的反應爐來說,存在問題和成本超支。我們知道:我們有傷疤。」這話還是說得心虛。其他綠能產業,會強調面對安全、成本問題而成長受限嗎?
讓全球重回核能懷抱,只有研發一途,推出新產品。如果「核融合發電」成真,達到不排碳、沒有核廢料、成本又有競爭力,屆時,核不核,沒有人會再吵,核能也就復興。當然,此核已非彼(現在的)核了!
※作者為專業經理人