我时常在各种场合听到不同的「专家」评论太阳能和风力发电不一定环保,我相信你也听过不少。这个观点很奇特,太阳能和风力发电都拿得到绿电凭证,远古时代就有的生质能还不一定拿得到绿电凭证哩,怎么会不环保呢?而且还这么多人认为他们不环保?
因为这些人都用电力设备生命周期评估(Life Cycle Assessment, LCA)思维当标准,严格检验太阳能和风力发电。为什么加入生命周期评估思维,会得出不同的看法呢?这就是能源和碳这对孪生兄弟前往碳中和路上遇到的第二个底层逻辑:电力碳足迹。
当我们只考虑发电过程,太阳光电和风力发电得到再生能源凭证受之无愧,是铁打的环保
地球上有各式各样的能源,人类不是全都会用,电是能源转换成人类可用的形式之一。人类会用的能源有煤、石油、天然气、核燃料、风、光、水等,称为一次能源(Primary energy),电则是把一次能源加工后的产品,所以有时候我们会称电为电力产品,也就是二次能源(Secondary energy)。
《揭开能源「大黑箱」:台电如何计算一度电产生多少二氧化碳? 》中提到,电力排碳系數是考虑发电过程的碳排放,太阳光电和风力发电的发电过程不排碳,碳排放为零,因此得到再生能源凭证受之无愧,是铁打的环保。
当我们评估电力产品生命周期时,太阳能、风力发电、核能的电力碳足迹都不会是零
而当我们评估电力产品生命周期时,必须考虑燃料开采、运输、发电过程排放、电力传送损失、甚至发电后废弃物处理过程所产生的碳排放,凡走过必留下足迹,这就是电力碳足迹。
太阳能板和风机叶片制造、设备运送与安装,以及报废的太阳能板、报废的风机叶片其处理过程,都可能产生程度不一的碳排放,太阳光电或风力发电的电力碳足迹当然不会是零。
同理可证,核能的电力碳足迹也不会是零。只是因为电力产品碳足迹的盘点范畴广、计算太复杂,通常并未纳入计算厂房及大型设备等资本财之建设与拆除产生的碳排放,而我国计算电力碳足迹也是采取类似的原则。 (注一)
五阶段计算电力碳足迹
跟电力排碳系数相比,计算电力碳足迹更是一项浩大的工程!首先要界定计算的范畴,探究本文注一的英国排放因子计算方法论即可知,有些数据可以自行掌握,但有些数据则不容易取得,只能参考国际上具代表性的公正资料。因此在计算时,通常会将数据分为一级活动数据及二级数据两类。所谓的一级活动數据,就是国内各电厂实际能资源使用量之盘查结果;而二级數据,就必须引用国际生命周期评估软体及资料库所提供之數据进行温室气体排放量推估,因此二级数据属于推估的數据。接着,就进入五个电力产品生命阶段计算:
第一阶段:原燃物料阶段
由于资料取得难度高,因此通常采二级數据进行资料搜集。
第二阶段:运输阶段
区分为国外运输及国内运输,而国外运输又分为陸运及海运,计算方式是以燃料运量×载运距離×生命周期评估(LCA)资料库排放系數來进行推估。
第三阶段:发电营运阶段
以电厂设备营运及燃料燃烧等实际能资源耗用量来推算,这阶段的数据,就是在《揭开能源「大黑箱」:台电如何计算一度电产生多少二氧化碳? 》中我们谈的电力排碳系數。
第四阶段:电网输配阶段
主要是推算纳入电网后之电力传送损失的电量×电力排碳系数所计算出的温室气体排放量。
第五阶段:废弃物处理阶段
发电过程产生的废弃物例如底渣、集尘灰,或者发电设备、资材汰旧换新产生的废料,最后还是需要进行拆解、废弃物处理甚至废弃掩埋,这过程也会消耗掉许多能资源,也会衍生温室气体排放量。
电力碳足迹计算电力从出生到死亡的碳排放,但也不需要太纠结,要求所有电力都必须电力碳足迹为零才算环保
这五个阶段的数据,不管是以一级活动数据计算或二级数据推估,加总后就是电力碳足迹。以109年环保署所公布的系数为例,电力碳足迹为0.590公斤CO2e/度,基本上就是由该年度的电力排碳系数0.502公斤CO2e/度以及电力间接碳足迹0.0882公斤CO2e/度两者加总计算而得。
由109年的碳足迹系数可知,该年的电力生产的直接碳排放约占电力碳足迹系数的85%,间接碳排放的占比约为15%,翻成白话文的意思是,电力碳足迹的温室气体主要产生于发电过程。这跟我们对产品碳足迹的理解也相同,最多的碳排放通常产生于产品使用阶段。
看到这里我们终于如释重负,从此不需要再纠结所有电力产品都必须要求电力碳足迹为零才算环保,要学会绿学院的人生哲学「不追求事情100%一步到位」。
电力碳足迹用在哪里?
以ISO 14067进行各类产品碳足迹盘查计算时,电力的部分会使用到电力碳足迹。此外以ISO 14064进行组织碳盘查时,我们也会在类别四计算中使用电力间接碳足迹;至于欧盟的碳边境调整机制(CBAM),目前规定碳排放申报计入直接、间接排放两类,但收费方式预计仅先针对直接排放,因此暂时还用不上电力碳足迹。
看完这篇文章我们得到了三个知识升级:
- 凡走过必留下足迹,既然电是把能源加工后得到的产品,因此电力产品的碳足迹不会是零,之后应该不需要再纠结要求所有的电力产品都必须碳足迹为零才算环保
- 电力碳足迹的温室气体主要产生于发电过程,因此用太阳能或风力发电等再生能源,能有效降低电力碳足迹
- 电力碳足迹系数与电力排碳系数,二者因为盘查范围不同,因此数字当然不一样,大家可不要误用啰!
(注一)以英国能源及气候变迁部(Department of Energy and Climate Change, DECC)为例,每年都会公开年度各项排放因子计算方法论报告(conversion factor for company reporting:methodology paper for emission factors),该报告将电力生产的直接排放,包含电厂营运、发电等由电厂直接产生的温室气体,以及电力生产的间接排放量,包含燃料开采、运输、电力传送损失及废弃等供应链产生的温室气体排放,两者加总后,即为英国的电力碳足迹
(封面来源:iStock)