電要從哪裡來?愈發嚴重的能源危機:核能發電會是最佳解嗎?-EP 13

再次回到每週一點深度分析的系列,這週要帶來的主題是《核能發電》。之所以會想寫是因為有感於近期剛好看到烏俄戰爭給歐洲帶來的能源危機愈發劇烈,不少重度依賴俄羅斯低價能源的國家陷入困境。

除了工業無法順利發展之外,步步逼近的冬天也會讓歐洲各國對能源的需求大幅攀升,若遲遲無法解決這個問題,那麼恐怕會有不少民眾因此蒙受巨大損失。

這時,除了各國元首積極向其他能源供應國談判以外,「核能」這項能源也被大家視為破解如今能源危機的最佳解。大部分人對核能的印象會是「排放較少的二氧化碳」、「高風險卻有著著高產量的能源」以及「成本相較於再生能源較低」等,雖說會有像是核廢料處理、核電廠出事等風險,但似乎不失為一個好方法?

但事情,真的是這樣嗎?

破除核能的三大迷思

其實在我看完眾多資料之後,我發現其實大部分人並不是真正了解核能發電,經常會有誤解、誤信網路傳言的情況出現,我本人也不例外。因此,我在這個段落中整理出了三個多數人對於核能會有的迷思,並以相關資料和數據佐證,希望能讓大家更加容易理解:

迷思一:現今多數國家(包含台灣)都是以核能為主要發電來源

以台灣為例,我一直以為在台灣,哪怕核能並不是最大宗的發電來源,但至少也會有 1/3 的電是來自核能發電廠。根據臺灣綜合研究院 2019 年的能源政策民調結果,全臺也有將近六成民眾「誤認」臺灣主要的發電方式為核能。其實這點我並不意外,畢竟新聞經常播報關於核能的種種優劣分析,久而久之,便下意識地認為核能是當今大家十分倚賴的電力來源。

可事實並不是如此。根據台電公司所發布的歷年發購電量各能源別占比,我們可以發現近幾年來核電的比例都在 15% 以下,主要還是靠燃氣、燃煤做為主力。

資料來源:歷年發購電量各能源別占比

而在全世界的發電占比中,10/5 發布的《2022 世界核能產業現狀報告》指出,核電於 2021 年在全球商業總發電量的佔比已下降至 9.8%,也就是首次低於 10%,此一數字已是 40 年來最低點。相較於 1996 年核電在全球總發電量佔比的高峰 17.5% 更是大幅下降 40%。由此可知,如今的各國政府並沒有把核能當作主要發電手段,所以這個迷思便被輕鬆的破除了。

【補充】什麼是《世界核能產業現狀報告》?

《世界核能產業現狀報告》(The World Nuclear Industry Status Report )自 1992 年起至今每年針對世界各國核電廠的運轉狀況與全球核能產業趨勢進行分析,以完整客觀、具有公信力的資料分析著稱,報告由來自世界各國的學者專家共同撰寫。

這個報告可謂是針對核能所能引述數據與資料的最佳來源,目前 2022 年的報告已經出爐,一共有 385 頁全英文撰寫的內容,大家有興趣的話可以點下方連結下載喔!(但全英文實在難啃)

【延伸閱讀】《2022 世界核能產業現狀報告》

【延伸閱讀】《2021 世界核能產業現狀報告中文摘要版》

迷思二:核能發電的成本低廉

在我的印象中,當初再生能源會趨於劣勢的原因就是因為成本過於昂貴,所以才一直沒有辦法提高發電的占比;而核能,則是一個雖然風險較高,但成本相對較低、產能相對高的一種能源選擇。但事情似乎並非如此?

和迷思一一樣,我以《世界核能產業現狀報告》的內容做為依據,雖說我並沒有找到準確的數字,但可從下列敘述得出端倪:

相較於核電,再生能源比核電更能挺過全球新冠肺炎疫情的衝擊,,核電 2020 年的裝置容量僅微幅增加 0.4 GW,相較之下再生能源裝置容量則大幅增加 30%,達到 256 GW的新增量,其中風電於 2020 年的年增量幾乎翻倍,達到 111GW,太陽光電則增加了 127 GW,兩者皆創下歷史新高;在發電量部分,全球疫情衝擊下的核能發電量下降了 4%,而非水力再生能源則沒有受到疫情的大規模影響,仍增加了 13%。在創下歷史紀錄的年度成長後,非水力再生能源的全球發電佔比提升到 10.7%,再次拉大了與核電佔比 10.1%的差距。

同時,我也從 IEA 國際能源署的報告中發現,核電的成本下降幅度遠不及再生能源,根據國際核能發電趨勢與成本分析這篇文章,可以看到何能在未來的幾十年,很可能會成為成本最為高昂的能源。畢竟要考慮的核廢料處理、核電廠建置等多重問題,因此,其實核能發電所需承擔的費用,遠比我們想的要高。

當然,不可否認的是,這些數據指的是未來的發展性,也和現今的歐盟、世界政府都將心力與投資金額壓在再生能源發展上的原因,在核能剛起來的那幾年,確實是能用較為低廉的價格來供電。可是,今非昔比,我們要隨著時代的演變而更正我們的想法。

迷思三:核廢料萬年不化?

這個迷思其實我一直很猶豫要不要寫,畢竟網路上正反兩方敘述實在過多,但經過考量,我還是試著將我所知道的訊息寫在這裡和大家分享:

其實這個說法有點誇大了,大眾媒體常常討論核電,卻對核電的副產品–「核廢料」少有清楚介紹,因為台電在核電的宣傳中常刻意淡化核廢料的影響,甚至一般國民教育中也避而少談,核廢料正式的稱呼是放射性廢棄物,簡單的說就是含有放射性核種的廢棄物,台灣法令依據其來源與特性而分為高放射性(高階)與低放射性(低階)廢棄物二類。

低階核廢料的主要來源,大多是核電廠內其他放射性較低的廢棄物,是由台電公司核能電廠例行運轉、維護與未來除役拆廠所產生,主要包括放射性污染的廢樹脂、廢液、殘渣、衣物、零組件等,這些廢棄物經核電廠減容或包裝處理後,目前貯存在蘭嶼貯存場以及現有三座核電廠內,需隔離靜置三百年

圖片來源:綠色和平

高階核廢料,指的是核電廠用過的核燃料棒,目前都存放在三座核電廠廠區的燃料池內,雖然燃料棒離開反應爐後鈾連鎖反應就停止了,但用過核燃料具有相當高的放射性,鈾衰變產生的衍生放射性元素還會讓燃料棒持續發熱好幾年,因此在使用過後,必須先放置於核子燃料池冷卻,以濕式貯存 10年,再移出使用乾式貯存,存放 40 年。

圖片來源:今周刊

由於燃料棒其中的核種有很多種,各有不同的半衰期(half life),燃料內所含之放射性核種,如 Tc-99、Cs-135 與 I-129 等分裂產物,以及 Np-237、Pu-239、Am-243 與 Cm-247 等核種,其半衰期長達數十萬年,且部分核種為 α 射源核種,對環境具有長期潛在的輻射危害。約在一百萬年後才能趨於與天然鈾礦自然背景值相當的水平,因此國際上甚至有學界提出高階核廢料最終處置場需要以一百萬年作為安全評估的時間尺度。

總結來說,就是其實並不需要花上萬年的時間來處理,較為困擾的,是如何放置這些具危險性的廢棄物?比起其他能源所會造成的廢料量,核能並不是最大宗,但論這些廢棄物的風險,卻一直是許多人反對核能發電的理由。

目前國際上通則,高階核廢料最終處置,存放地點至少要能夠讓高放射性的核廢料隔絕人類生活圈二十萬年以上,低階核廢料則是三百年

核廢若處置不當,危害程度非附近居民所能掌控,影響範圍可能很廣,持續時間也長,以上的核廢風險特性,都是核廢難以處理的原因,因此讓選址工作窒礙難行。高放最終處置是全球性的難題,因規定要能安全儲放二十萬年以上,已超過人類社會與政治經驗的時間尺度,如何證明能安全儲放萬年以上?

科學技術至今無法實證解決,加上鄰避情結、程序正義、環境正義、世代正義等爭議,目前除了芬蘭與瑞典已選址興建外,即使是核能大國如美、法都波折重重,尚在選址過程中,全球至今仍然沒有任何一座已經成功啟用的高階核廢料最終處置場。

這些處理費用其實也正是發展核能發電需要承擔的成本壓力與風險,也是各國元首現今正慎重考量的嚴重問題,發展核能絕對有其優缺點,就看大家如何取捨。

氣候變遷與核能發展的糾葛

這一點是我最為糾結的部分,相信大家都知道,目前地球的碳排放量已經嚴重超標,原先設下要於 2050 年達到零碳排放的目標現在看來無疑是痴人說夢。而二氧化碳很大一部份就是出在天然氣、燃油發電的過程中,說他是地球暖化的巨大推手也不為過。

可正如同我上面幾段提到的,台灣那怕有在發展再生能源和核能,但現在仍然有超過 80% 以上的電是來自天然氣和燃煤發電,這對於現今推行的減少碳排放其實是相當矛盾的,如今我們又想要將核能送入歷史,那麼,原先由核電供應的 10% 電要如何彌補?我們該如何降低碳排放量高的發電方式?

溫水煮青蛙

我當然不是說一定要發展核能、核能好棒棒。我也完全同意核能所會帶來的種種風險,可是,若我們就因此放棄核能、繼續使用過往的火力發電、天然氣發電,這其實只是減緩我們步入滅亡的速度而已,如同溫水煮青蛙一樣,死到臨頭而不自知。

如今氣候變遷的問題已經相當嚴重,各地頻繁出現因極端氣候造成的天災人禍,這一切的原因都是出自於我們過度排放二氧化碳。在大家都不願意降低用電的情況下(相信我,人在未直接到來的問題面前都是自私的),現在要做的是找出汙染較低的替代性能源,這也是各國現在之所以投注大量今年在發展再生能源的原因。

可是,來的及嗎?

我並沒有要唱衰這件事的意思,我是真心擔憂再生能源的發展速度是否足以跟上地球暖化的程度,現在已經 2022,可再生能源在供電量的占比仍不超過 50%,這樣下去真的能解決氣候變遷的問題嗎?希望一個月後的 COP27 能給我一些答案。

圖片來源:維基百科

核能發展的下一步

回歸理性的討論層面,根據《2021 世界核能產業現狀報告》指出,全球的核電發展近年來都呈現下降趨勢。美國仍為全球第一核電大國,擁有 92 座商業機組,且平均機齡已高達 41.6 歲。2021 年時美國核電在商業發電的佔比已降至 18.9%,此一比率為 1995 年核電佔比達到高峰以來的最低數字,此一現況與全球核電衰退趨勢若合符節。

自 2002 年至 2021 年的 20 年間,共計有 98 座機組併聯電網,於此同時尚有 105 座機組遭到關閉。但前述 98 座機組中有高達 50 座位於中國。因關閉量較高,故而核電在全球的發電量淨值隨之下降 25GW。

俄烏戰事一起,核電國家遂提出增建核電機組計畫。施耐德在年度報告發佈當日直言,核工業所稱的增建機組計畫猶如天方夜談。

俄國在俄烏戰事前為全球最主要的核電技術供應商,莫斯科並主導國際市場。除了俄羅斯,目前僅剩法國和韓國擔任全球主要的核電廠承包商。至 2022 年中期,俄國在全球 8 個國家興建新機組,其中有 3 座在俄國,另有 17 座則在海外 7 個國家。因為北約國家全面制裁俄羅斯,故而機組興建進度可能會因此遭到地緣政治的波及。

同時,IEA 的報告也顯示,這幾年各國政府都將大筆的資金投注在再生能源的發展上,而大幅降低了核能發電的比例,由此可知,相較於以前,核能發電已經不再是各國能源發展的主軸。

資料來源:IEA report

多變的世界局勢:滾動式修正?

不過近期因為世界局勢動盪,多個原本支持核廠退役的國家紛紛轉向,宣佈要讓其國內核廠延役,不僅如此,更要挹注數以千百億計的資金來創建更多大型及小型核子反應爐。因為核能可有效解決現今世上兩大危機:能源及氣候變遷。

能源安全問題和近期能源價格飆升,特別是在俄羅斯入侵烏克蘭之後,凸顯了非石化能源和國內能源多樣化組合的重要性。俄羅斯入侵烏克蘭加劇了全球燃料市場原本已相當的緊張局面,並持續推高了電價。根據歐盟能源監管機構合作署(ACER)的數據,零售電價於 2022 年 2 月已平均同比增長 30%,其中在發電嚴重依賴天然氣的地區價格漲幅最大,像是馬德里上漲 55%、羅馬上漲 80%。再這樣的情況下,讓各國開始思考重新發展核能的可能性。

我個人覺得其實都要回歸現實的考量,以目前來說,能源危機和全球氣候變遷無疑是各國最關注的議題,也希望能找出解決方法。雖說核能有其缺點和風險存在,但「低碳排」和「不需依賴天然能源」的特性,都是可以減緩兩大問題的因素,這也難怪許多國家會開始思考核能,這真的是個非常值得討論的議題,就看執政者如何做決策。

另外,想推薦一篇文章給大家,我個人覺得這篇作者以理性的角度將這件事情的兩年詮釋得相當好,很大一部份和我的想法有共通點,值得一讀。

【推薦閱讀】《能源系列報導》為什麼多國決定重投核電懷抱?

總結

這算是我第一次這麼深度的認識核能這個能源,隨著資料看得越多,越能感受它的兩難。有著明確優缺點的核能往往在不同意識形態之間造成巨大的爭議。以台灣的核四存廢與否,在我做完這篇分析之後,我還是沒能得出自己的結論。

對我來說,氣候變遷無疑是個巨大的問題,過往參與永續發展論壇、影響力分析課程的我對於這件事有著更深的體會和認知,而每年的氣候峰會也總是看不出各國元首想要解決問題的決心。這都讓我在知道核能發電具備低碳排放效益與一定規模發電量的時候,會有糾結心態出現的原因。

IEA 的資料顯示,目前核能在全球 32 個國家的運行的容量為 413 GW,此容量可以每年減少 1.5 Gt (gigatons) 的全球二氧化碳排放和 1800 億立方米 (bcm) 的天然氣需求。同時也能讓能源結構有著較為多樣化的組合,分散電力不足的風險。

個人淺見

我目前還是傾向繼續發展核能,但是各國現在大型推動再生能源的這個勢頭我認為是非常棒的,應該要繼續下去,畢竟這才是最符合環境與用電需求的方向。但以目前的情況來說,雖然核電可能會帶來需要耗費相當長時間才能處理的廢料,但是若我們在這個世紀沒能減緩地球走向極端氣候的速度,那麼搞不好幾十年後這個星球就已經不適合人居住,那麼該如何處理核廢料就不是我們要考慮的問題了。(搞不好連命都沒了)

所以我的建議是:繼續發展核能,讓其在能源供應的比例當中佔有一定部位,同時逐步降低燃煤、天然氣等發電方式的比例,並繼續大力推動再生能源的發展。在此消彼漲之下,屆時便可以將碳排高的發電方式降低到人類足以抵銷其數量的程度,以再生能源為主力,搭配多樣但量不多的其他發電方式來讓整體結構更加健康。

最後,想用一段上述推薦文章中我很喜歡的內容做為這集的結尾:追求非核家園路上的停、看、聽

由於再生能源發展未能達標,我國原定 2025 年達成再生能源占發電比例 20% 的目標已確定會延後至 2026 年 10 月,證明政策是應隨現實狀況調整的;同樣的,在邁向非核家園的路上,政府也應適時停、看、聽,而非不顧現實狀況一直往前衝。一般民眾也是如此,應該對核能及再生能源多加了解,才能作出明智的決擇。

:自俄烏戰爭以來,世界局勢迅速變化,嚴重影響原物料供給及價格,決策者應該停下腳步,重新思考。

:重新檢視既定的能源政策,特別是發展再生能源遇到瓶頸,是追求淨零排放的一大障礙,眼看 2050 年達成再生能源發電占總發電量 60~70% 的目標幾乎是不可能的任務,是不是該看看別的國家如何應對,提早作出調整?

:請政府多聽聽工商界的建議及諫言,工商界代表一致認為「政府的國家能源政策必須要重新檢討,在能源結構上不應排除核能,即使核四不商機,至少也要考慮新一代核能,將之列為選項。」

不只是台灣,我認為世界各國在進行能源發展的規劃時,都可以將這些因素考量進去,並作出對世界、國家與人民最有利的選擇。

By the way, 我現在才知道核四當時有公投,身為台灣公民,對這件事的關注實在有些太少,令人慚愧,今後也要多加留意才行,共勉之。

【延伸資料】志祺七七 影片

【 志祺七七 】火力發電不等於燃煤?核能是最環保的能源?想要有電就要知道的能源公投大補帖!

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