邁向淨零排放：英國未來能源情境（上）消費者視角

2019年，英國成為第一個完成淨零排放目標立法的國家，之後陸續有不少研究報告分析可能的路徑。英國的國家電網（National Grid，類似台電的角色，但只負責電網調度），在2020年的未來能源情境（Future Energy Scenarios）報告，分析為了要達到淨零排放，能源使用和能源系統需要的轉變。本文章整理了此報告的部份內容，讓大家了解達成淨零排放的可能路徑，並作為台灣未來要如何減少溫室氣體排放的參考。

首先此報告指出，要達到淨零排放，同時需要能源系統和消費者行為的改變。然而，有時可在兩者之間選擇。例如，目前英國住家的供暖和加熱，主要是燃燒天燃氣。為了去碳可改用電能或是氫氣。如使用氫氣，要大輻改變原有的供氣系統，及大量使用高耗能的低碳製氫技術。若改用電能，能源系統的改變較小，但需要消費者改變生活習慣（改用電爐煮飯、電熱水器...等）。

此報告依照不同程度的減碳速度（橫軸）和社會變革（緃軸），分成四個情境：穩定發展、消費者轉變、系統轉變、積極減碳（參見圖一）。其中，消費者轉變代表消費者行為改變較大。反之，可透過系統轉變，在較低的社會改變下，滿足能源使用的需求。積極減碳則是最快的減碳路徑。

除了穩定發展外，另外三個情境在2050年都會達到淨零排放（參見圖二）。另外，2018年台灣溫室氣體淨排放量（275百萬噸）比英國的排放量（480百萬噸）一半還多，但人口約只有英國的三分一。目前台灣目標為2050年排放量減到2005年的一半。相比之下，2040年之前英國的總排放量將會低於台灣。

接下來，這份報告用消費者和能源系統的兩個角度，來分析淨零排放需要的轉變。

此報告將能源使用分成三部分：工商業、住宅、交通（參見圖三）。2019年這三個部門的耗能相當，2050年預估總耗能會減少三到六成。最明顯的是交通部門，因為使用電動車能源效率會大輻提升。工商業和住宅的能耗則依情境有所不同。可以明顯看出，系統轉變的總能源消耗比消費者轉變和積極減碳還高，主要是該情境使用氫氣的比例較高，但氫氣的能源效率較低，之後有詳細的介紹。

工商業未來能源使用（參見圖四），電能使用量變化不大，而原本佔超過一半的天然氣及其它燃料，會被氫氣或電能取代。2030年以前工商業的天然氣用量減少，主要是能源效率提升（20-30%）。2030年後，預佔會加速導入零排放技術或製程，將原本使用化石燃料的部份，改用電力或氫燃料。而較難電力化的產業（如：鋼鐵、水泥、 石化...等）則透過碳捕捉和儲存（Carbon Capture and Storage）來減少碳排放。

其中，系統轉變主要是透過氫氣取代天然氣來減少排放。穩定發展則是將低碳電力製造的氫以及生質甲烷，混入原本的天然氣管路中，以減少天然氣燃燒的碳排放。這是在氫氣供應量還不足以取代天然氣時，常見的過渡作法。

英國住宅耗能近七成來自天然氣（參見圖五），主要用在冬天供暖。為了達到住宅零排放，除了減少耗能（建築物及電器效能提升），更重要的是將供暖系統電力化（如：電熱泵）或改用氫氣。然而，供暖系統的高度電力化，將大幅提高寒流時的尖峰用電。因此，部份供暖系統使用氫氣加熱器，或是電氫混合加熱器，可減緩尖峰供電的壓力，但同時降低整體能量效率。熱泵和熱儲能結合，能更進一步降低供暖的尖峰用電。

交通部門去碳主要是電動化和燃料電的使用（參見圖六），因為電動車和燃料電池車的能源轉換效率（60-70%）遠比傳統汽車（20-25%）高出許多，整體交通耗能將減少至2019年的1/3至1/4。另外，電動車的智慧充電和V2G（Vehicle-to-Grid，電動車供電給電網），可增加電網操作彈性，減少尖峰用電。

要達到淨零排放，除了能源效率提升，主要是透過能源系統電力化和氫氣的使用。不得以時才繼續使用化石燃料，再加上碳捕捉及儲存技術去碳。要注要的是，碳捕捉率無法達到100%，多出的排放利用負碳排技術（例如：生質燃料發電，再加上碳捕捉及儲存）來抵銷。有關能源系統的轉變，會在下一篇文章《邁向淨零排放：英國未來能源情境（中）能源系統視角》介紹。

原始報告：National Grid ESO, Future Energy Scenarios 2020

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