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「再生能源市場機制」能成為解決氣候變遷問題的超級英雄嗎?

PanSci_96
・2018/06/29 ・3899字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 586 ・九年級
  • 文/陳妤寧

在我們進入正題,端詳複雜的再生能源市場之前,先來俯瞰一番國際政治對氣候變遷的處理態勢吧。2017 年 6 月 1 日,美國總統川普正式宣布美國退出《巴黎協定》。關心環保議題者人人咬牙切齒,不過其實打從 1997 年的《京都議定書》提出,布希與歐巴馬政府都未簽署京都議定書,而柯林頓政府雖有簽署議定書,但礙於國內壓力,仍未向美國國會提交。

2017 年美國總統川普宣布美國退出巴黎協定。他指出,巴黎協定並未為美國帶來實質效益。 圖/nature

《聯合國氣候變化綱要公約》的締約國大會(Conferences of the Parties,COP)自 1995 年起年年開會,最具代表性的共識從《京都議定書》一直到《巴黎協定》,已經十幾個年頭過去了。這些國際間的約定,縱然貌似具有劃時代的指標意義,卻又由於缺乏策略在實質推動減碳的運動中影響力有限。「碳交易」以及「再生能源憑證」的市場交易制度如何在這些歷史背景中被推上線?這些利用自利人性與市場機制的做法,真能拯救地球面臨的能源與氣候危機嗎?

從《京都議定書》到《巴黎協定》:執行壓力在哪裡?

圖/byrev @Pixabay

從歷史的脈絡來看,1997 年通過的《京都議定書》身為第一個具體推動減少溫室氣體排放的國際公約,具有相當的時代意義,也為日後的其他公約提供了基本框架,包括:共同減量(Joint Implementation,JI)、清潔發展機制(Clean Development Mechanism,CDM)及排放權交易(Emission Trading,ET)等規範。然而,《京都議定書》直到 2005 年才正式生效,其中訂下的減碳目標對締約國並無約束力,甚至美國從沒加入過。《京都議定書》對那些年的國際減碳運動到底提供了多少實質幫助,是非常需要打上問號的

正因為《京都議定書》需要後繼有人地提供更有約束力的具體規則,往後每年的大會都戮力希望制定出更有約束力的公約,但結果總是讓人失望。其中2009年的《哥本哈根協定》便是讓人搥心肝的知名失敗案例,屬於毫不具法律效力的一紙政治協議。2015年的《巴黎協定》雖然在許多環保人士的眼中仍是欲振乏力,不過此紙訂出了保持全球溫升低於 2°C甚至 1.5°C的「硬目標」、且獲得了與會 196 個國家的點頭共識,已屬極大成就。

巴黎協定》和《京都議定書》不同的是減排的機制和做法,各國的減排目標並非由大會由上而下規範、而是由各國自行評估國內條件後予以承諾。這條款被稱為「國家自定預期貢獻」(Intended Nationally Defined Contributions,INDC),這樣的自願制度或許是巴黎協定得以在會中取得各國共識的原因之一。。但是 各國的 INDC 也不盡然能代表絕對的法律約束力,例如德國原規劃 2020 年,完成與 1990 年相比,減碳 40% 的目標,但仍因對化石能源的依賴而自行將減碳目標降為 35%。

企業省電到極限,減排開始買綠電

圖/meineresterampe @Pixabay

儘管如此,《巴黎協定》仍開始貢獻了較高的執行壓力,一方面促使了各國企業、特別是跨國巨型企業著手認真研究減排功夫,另一方面也催熟了碳交易與再生能源憑證交易的市場機制作為最重要的減排政策工具之一。

當各國企業著手減排之時,有兩種方法必須分開研究與討論,第一種是減少能源消耗,第二種則是使用如再生能源等低碳能源──前者節流、後者開源。特別對於巨型企業與先進製程的製造業,由於減少能耗有助於企業節省電費成本,因此,許多具一定規模的企業或廠區,均在減低能耗上,投入了相當努力。相較之下,選擇使用再生能源做為電力來源,需要比起單一企業或廠區更龐大的發展量能,導致過去企業界對於採用再生能源的方案,並不如投注於減少能耗的努力程度

於是我們開始見到像是 RE100EP100、還有 EV100 這樣的企業串聯,分別在再生能源、能源生產力、以及電動汽車的領域做出承諾。舉例來說,只要加入 RE100,便等於承諾使用100%的再生能源 ;加入 EP100,則代表承諾在 2030年之前將能源效率提升為現在的兩倍。唯有做出承諾,才能躋身與 Google、Apple、Facebook、可口可樂、雀巢、Nike、IKEA、星巴克、花旗銀行、H&M 等 136 個世界企業並列的綠電俱樂部。

不過雖說承諾要 100% 使用再生能源,但其實企業並不需要真的親自勞師動眾上山下海地弄到一大把太陽能/生質能/地熱/水力/風力的電力來用才行,購買再生能源憑證(Renewable Electricity Certificates,REC)也完全可行。這些再生能源憑證,便是每單位再生能源的身分證(證明內容包括:發電設施地點、設施擁有者、發電方式、發電 容量、發電設施開始運轉日期及電力產生之時間等),因此再生能源廠廠商除了售出電力,還另有憑證可以另行販售。

「再生能源憑證」這樣特殊的市場機制安排,讓願意採用綠電的企業能夠藉由購買再生能源憑證有效讓這些資本流入製造綠電的廠商,快速成為支持綠電生產的有利資金。電證分離的交易設計,使得採用綠電的行動可以擺脫電網輸送的物理約束,並活絡了綠電的流動運用。

從碳交易到再生能源憑證:市場機制的美好與邪惡

經濟部也建立了再生能源憑證中心,但目前以自願制為主,並未形成成熟的交易市場。 圖/國家再生能源憑證中心

這種市場機制,打從 2005 年的歐盟排放交易體系(European Union Emission Trading Scheme,EU ETS)便被應用,它的法源依據來自於《京都議定書》中約定的排放交易機制(Emissions Trade,ET),理論基礎則來自寇斯定理(Coase Theorem)──原本不具有明確財產權定義的共有資源(例如空氣、氣候)產權界定以及自由交易機制,便能推動溫室氣體減排。每個企業的減排能力各自不同,碳交易和「碳稅」機制直接針對二氧化碳排量設定定價收取相比,由於採用溯及既往原則、先撥給企業一筆免費的排放量;並允許企業自行決定是降低碳排放量、還是在市場上向其他企業購買碳排放量較為划算,因此對於企業的成本衝擊較小,執行接受度也較高。

但既然是運用了市場機制的優勢,便不能忽視歷史上市場機制曾經帶來的各種副作用或漏洞,是否也會複製在如今的綠色金融事業中?舉例來說,碳交易市場的發展急速膨脹,年交易額近 2000 億美元,不只買家賣家,各種顧問仲介掮客(包括投資機構、金融服務、碳資產管理、額度驗證、法律諮詢、技術服務等各種機構,都是利害關係者)應運而生,詐欺者也所在多有。《國際刑警組織防制碳交易犯罪指南便指出,由於碳權無形的特質,使得各種內幕交易、貪汙洗錢、偷工減料之事未能受到充分監督。

也別忘了,碳交易能夠順利運作的一大前提是:國家必須設下適合的總量管制。一旦政府對總排放量的額度配給過於寬鬆,那就有如中央銀行印出太多鈔票,通貨膨脹便會讓票值大幅下跌。這正是過去好一陣子歐美碳市場的景況:每公噸的排放權價格從 30 多美元一路跌至 1 美元。與此同時,其他的環境政策如能源補貼等,也會降低碳權對企業的迫切性和價值。

目前的交易制度設計,也尚未能為一些社會問題提供令人滿意的解方。比如說「甲地污染,乙地補償」,真的是對等與平衡的做法嗎?而當碳排變成了一張張紙上數字,會不會使人們過度化約了環境問題、以及疏忽了環境惡化對生活的真切影響究竟為何?

此外,碳交易制度的成功,也仰賴對碳排放量的監測技術是否能有效反映碳排狀況;碳排放資料的回報與查核機制是否能落實到政府與產業的關係;以及既有政府的管理量能,又是否能有效稽查企業的碳排狀況;特別是對於中小企業具相當規模的台灣來說,以大型企業為主的碳交易制度與受政治因素主導的能源補貼的競合,又是否能反映出再生能源憑證交易機制與碳交易機制所欲達到的環境公平與正義?

氣候變遷的議題,經過國際政治戰場上的洗禮後,已非當年只能在體制外高呼口號的小白兔。當這場救地球的運動,以碳權和再生能源憑證交易市場的形式廣為推行,除了稱頌和採納,還需要更多長期的監督和評估。本篇文章概覽了綠電交易在國際氣候協議中的法源背景、以及在企業組織中逐漸提高的策略地位,並且藉由回顧碳交易市場的一些黑歷史,點出綠電及其憑證在自由交易市場中可能衍生的問題。

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地球在20年間「亮度」變低了!——地球暖化讓陽光反照率直直落

Mia_96
・2021/10/23 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

地球暖化會造成溫度升高?不稀奇!地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻?也不稀奇!但你有聽過,因為地球暖化,讓我們的亮度竟然逐年遞減,地球變得越來越暗嗎?

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題,關於地球亮度的變化,科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」(global dimming)去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出,進到地球的太陽能量大幅降低,從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量,竟然平均減少 4%! 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

但入射地表能量降低的原因並非是太陽發出能量的變化,而是因為近幾年我們最常耳聞的,空污現象! (圖/pixabay

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時,會在環境中產生許多氣膠微粒,而這些氣膠微粒進入大氣,微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光,使太陽之能量無法進到地球表面,進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解,當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時,代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說,全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度!

知曉地球改變亮度的方法——地照!

近期最新研究更是顯示,1998 年到 2017 年近十年內,地球的反照率逐年下降!除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外,當從外太空看著地球時,地球竟然也越來越暗了!

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一,其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質,除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此,透過反照率的升降,科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別,在科學中我們將其稱為「地照」!

地照現象指的為當太陽光照射到地表,地表會反射部分太陽光,而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時,月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

看似應該沒有被太陽光照射到的月球表面,其實也會因為地球反射之陽光而產生微弱的光。而最適合觀測地照的時間通常為弦月時分。 (圖/Wikipedia

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高,當地表溫度較低,累積較多冰雪時,地照數據便可能會上升;而洋面的反照率較低,當地表溫度較高,造成冰雪融化成海洋,則地照數據便可能會下降。

透過地照反射的光線強弱,可以推測地球反照率的變化,進而推測地表本身變化。 (圖/Wikipedia

除了利用地照觀測地球反照率外,為使觀測更加精確,科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射,並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲,和太陽輻射的交互關係。

CERES 主要希望可以解答雲在氣候變遷中所扮演的角色與造成的影響,是美國國家航空暨太空總署地球觀測系統(EOS)計畫中的一部分。 圖/Wikipedia

研究結果分析發現,從 2000 年到 2015 年,地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態,但近年,地球反照率的衰退卻日益明顯,如下圖表示:

(圖/參考資料 1

橫軸座標為年度,縱軸座標為地照反照率之異常改變(單位為每瓦/平方公尺),黑色為地照異常之數據,藍色為 CERES 觀測到異常之數據,而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出,地照反照率在這幾年下降約 0.5 W/m2,而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W/m2

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測,改變反照率的原因,是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化:當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時,稱作暖相位;而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時,稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因,正是因為太平洋年季震盪到了暖相位,造成海面低雲減少,反照率降低!

低雲較為溫暖,其主要成分是由水滴組成,當太陽輻射照射水滴時,較多太陽反射至太空,地球的反照率較高,也造成地表溫度降低;而高雲主要成分由冰晶組成,透光性較佳,再加上高雲通常體積較低雲薄,故太陽輻射可以順利進入地表,地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時,洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加,氣塊達到飽和條件較高,低層雲較難生成。(其實背後原因極其複雜,作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。)當低層雲減少時,反射率降低,造成較少太陽輻射至太空,地球亮度因此變得越來越暗。

雲在地球輻射能量中一直扮演著重要的角色,低雲反射太陽輻射的能力較強,高雲吸收地球輻射的能力較強,因此較多的低雲往往造成地表降溫,而較多的高雲則會造成地表增溫。 (圖/pixabay

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論!其實地球上的現象不僅環環相扣,影響因素更是族繁不及備載,從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……,我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的,是透過原因推導、盡力的去解釋現象,所以關於地球反照率下降的趨勢原因,除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等,或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時,令科學家擔心的事情是,因全球暖化造成地表的反照率降低,代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加,而吸收的能量又加速全球暖化的速度,地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫,造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題,也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

  1. AGU AdvancesEarth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
  2. science alert,《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up
  3. Wikipedia,《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
  4. Wikipedia,《行星照

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Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師
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