全球2050能源淨零排放路徑，告訴我們什麼？

2021/06/07閱讀時間約 6 分鐘

國際能源署（International Energy Agency）在2021年5月18日，發表了第一個全球能源系統達到淨零排放的路徑《Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector》。報告主要是幫助能源相關政策的制定，分析要達到減碳目標需要的行動和時程（如：2025年禁售化石燃料鍋爐、2030年新車有60%為電動車）。此外，報告還分析了低碳技術的發展、對經濟和能源產業影響、全球自然資源開採、能源安全...等，各種不同面向的影響。

報告提出的是”一個但不是唯一“的路徑，其中涉及許多不確性因素（如：行為改變程度、碳捕捉技術發展進度...）。但以目前各國的政策和減碳進度，要達到此目標難度很高。

全球減碳政策和時程

目前各國政策離淨零排放多遠

此報告除了討論淨零排放路徑，還分析了兩個非淨零的情境：既有政策情境（Stated Polices Scenario, STEPS）和宣示目標情境（Anounced Pledges Case, APC）。

既有政策情境只考慮各國已完成立法的減碳目標（在2021年為止有六個國家完成淨零排放立法）來估算未來的碳排放。宣示目標情境則是假設那些已宣示但未完成立法（例如：美國、歐盟、日本、韓國、中國...等）在未來會達成宣示的目標。

全球宣示達到淨零排放國家數和碳排放佔比

從減碳預估量來看（下圖），既有政策情境無法使全球碳排減少。宣示目標情境可讓2050年全球排放減少三分之一，但離淨零排放還有很大差距。

全球碳排放量：既有政策和宣示目標情境

各國發展程度不同，減碳時程不同

報告中將先進經濟體和新興經濟體的減碳時程分開討論，其中先進經濟體的總碳排量雖然比較低，但人均碳排量高於新興市場或發展中國家（如：印度、印尼、巴西...）。如果全球要能在2050年達到淨零排放，先進經濟體要在2045年達到淨零排放，並在2050年能提供負排放，來抵銷其他經濟體的排放。

台灣在2019年的人均碳排（每人11.1噸二氧化碳）比全球的平均值還高。

淨零路徑下全球淨碳排放變化

停止投資化石燃料到淨零排放，要數十年的時間

一個能源相關的產品或大型計畫，從投資、建置、使用、到除役，要數十年的時間。報告指出，就算2021年停止投資化石燃料相關產業，2050年化石燃料還不會完全消失。其他能源使用設備（燃油汽車、天然氣供暖...）也是如此，一般使用年限可達10到20年，從禁售到完全淘汰還要數十年。

淨零路徑中關鍵減碳時程

減碳技術

達到淨零要有那些技術？

減碳的方法有很多，但報告中特別討論了以下七項重點技術：

能源效率提升可減少能源使用，直接影響排放量。例如：工業製程效率提升和廢熱回收使用、家用電子產品效能提升及建築節能。
行為改變可減少能源使用或浪費。例如：改使用低碳的交通方式、增加商品的回收和重複使用，來減少製造時的耗能。
再生能源取代化石燃料，可減少能源使用產生的碳排。
電力化可減少直接化石燃料使用，再搭配低碳電力可減少碳排放。例如：電動車取代燃油車、電加熱取代瓦斯熱水器。
氫能可用在不適合電力化的應用（如：長距離交通、部分工業製程）。氫能可大量且長時間儲存，能用在季節性儲能。
碳捕獲利用和儲存可減少二氧化碳排放到大氣，或是捕捉大氣中的二氧化碳，來抵消較難去碳部門的排放。如：航空、重工業。
生質能會是重要能量來源之一。可從吸收大氣中二氧化碳取得（如：人造林、廚餘）。如果搭配碳捕獲利用和儲存後可提供負排放。

從淨零路徑的能源配比（下圖）可看出，太陽能、風力、生質能、核能會逐步取代燃煤、石油、天然氣。

淨零路徑全球總能源供應配比

電力系統如何保持彈性?

電力系統彈性是能調整供電和需求，讓電網能維持穩定（供需平衡）的能力

傳統電力系統主要靠火力（燃氣、燃煤）和水力發電的輸出調整，來維持供需平衡。當併網的再生能源增加、且火力發電機組減少時，會使電力系統可調度的容量減少。未來為了維持電網穩定，電力系統預計增加儲能、需量反應和氫能的使用。

電力系統彈性來源（淨零情境）

現有技術足以減碳五成，剩下要靠技術創新

現有已商業化的技術（如：再生能源、電動車、熱泵...），足以在2030年達成80%的減碳目標，以及2050年50%的減碳目標。但這些技術還未成為市場主流，除了產品汰換需要時間，產量的提升和成本下降也要時間。

適當的政策可加速已成熟技術的普及。例如：在商業化初期給予補貼、提高產品的節能要求、增加化石燃料使用的成本。對於目前還未成熟的技術（氫能、生質能、碳捕獲...），需要更多資金和人力投入，來加速創新。

淨零路徑中減碳技術的佔比（與2020比較）

不同層面影響

報告還分析了各層面的影響，例如：經濟結構改變、能源產業轉變、民眾經濟負擔和行為改變、國家能源安全、國際間合作關係...等。

消費者能源支出

先進經濟體每戶的能源花費預計會逐漸減少，主要是來自節能和電力化（例如：電動車每公里能源成本比燃油車低）。然而，新興市場和發展中經濟體則會逐步增加，主要是能源使用的增加，但對收入的佔比變化不大。

值得注意的是，雖然每年能源花費會下降，但不代表總體支出下降，因為許多減碳技術有較高的初期投資成本。

用戶年平均能源花費（淨零情境）

再生能源比例增加，同時增加關鍵材料需求

使用再生能源和電力化可減少化石燃料使用，但許多裝置要用到大量關鍵材料。例如風力發電機的永久磁鐵（稀土），電力化需要增加電力傳輸線（銅），交通電動化要用許多金屬（鋰、鈷...）。雖然以全球資源來看是足夠，但未來幾年的開採量必須要大幅增加。增加這些材料的回收，可減少原料開採的能源消耗，進而縮短減碳時程。

全球能源供應指標（淨零路徑）

總結：台灣能從報告學到什麼？

要達到淨零排放可行但很挑戰，需要的是長期且全盤的規劃。目前台灣對淨零排放目標還在評估中，可望在年底的格拉斯哥氣候峰會前有相關的結果。
報告中提出的路徑和時程，可給政策制定作為參考。台灣的減碳進度，明顯落後其它先進經濟體。
減碳政策推動需要民眾的支持。台灣人對氣候議題的關心和了解程度，還有許多進步的空間。

希望看完這篇文章，能讓在台灣的大家能對淨零排放有更具體的了解，而不止是一個口號。