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全球最大的碳回收場開始興建,二氧化碳去哪了?

昱夫
・2014/07/21 ・1100字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

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Illustration: NRG Energy

美國能源部(U.S. Department of Energy, DOE)上週宣布,將正式啟建全球最大的碳回收工廠!

近年,在經濟效益考量下,許多碳回收與碳儲存的基地設施都面臨縮減規模甚至停擺的命運,像是美國電力公司(American Electric Power, AEP)便刪除了其在西維吉尼亞投資六億多美金的碳回收計劃;在如此艱巨的時空環境,最大碳回收工廠的啟建著實令人驚訝。

這項興建計劃”Petra Nova”將在休士頓開始工程,其附近同時有NRG能源公司與JX日礦日石能源(JX Nippon)投資改建的火力發電廠,預計Petra Nova計劃將可以回收該火力發電廠90%的碳排放。

碳回收的流程上,工廠將使用先前在阿拉巴馬州測試過的「胺處理二氧化碳捕捉系統」[1](見下圖):火力發電廠排放的廢氣會通過管線輸到碳回收廠,在廠內,二氧化碳會被含胺溶劑吸收捕捉,與其他氣體分離(剩下的氣體便被排放至大氣);被吸收的二氧化碳會經過蒸氣處理再被分離,進一步壓縮後,輸送到80英里外的油田;在油田區域,這些壓縮二氧化碳將被打入地底,改善油藏的流體性質,提高原油採收率。

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Petra Nova計劃

然而,Petra Nova也面臨了一些爭議,最主要的討論著眼於是否該將這些回收的二氧化碳重新作為提高原油開採率的工具。 支持方認為,將二氧化碳打入地底再把原油輸出,此過程本身的碳排放與碳回收已可以達成平衡(碳中和 “carbon neutrality“的概念),達到碳回收的目的,而且提高原油開採技術在經濟效益上,更能形成誘因促使更多能源公司跟進。

另一方說法則認為,如果不要將二氧化碳運送到油田區,單純打入地底而不抽取原油,對環境來說,不只是能維持碳平衡,甚至可以進一步減少大氣中的二氧化碳,改善溫室氣體的影響。當然這對於能源公司來說,相對便缺少了投資誘因,降低推廣的可行性。

當然,在此議題中,能否達成碳中和也僅僅是假設而已。單純透過計算來看,Petra Nova每年可回收140萬公噸的二氧化碳,透過這些二氧化碳提高開採額外獲得的原油超過5百萬桶,若這些原油全數被轉換為燃料或其他用途,其引起的碳排放將高達235萬公噸,遠超過一開始回收的二氧化碳量。(注意:此計算是建立在增加的原油完全被消耗的前提之下)

究竟我們追求的,是在維持現有自然環境下發展經濟,還是應以改善環境為優先,將過去造成的破壞彌補回來,之間的代價與取捨,值得我們思考⋯⋯

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延伸閱讀:

 參考資料:

  1. advanced amine-based CO2 capture system

資料來源:Construction Starts on World’s Largest Post-Combustion Carbon Capture Project  [IEEE, July 17, 2014]

文章難易度
昱夫
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PanSci實習編輯~目前就讀台大化學所,研究電子與質子傳遞機制。微~蚊氫,在宅宅的實驗室生活中偶爾打點桌球,有時會在走廊上唱歌,最愛929。

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火力發電的廢氣如何處理?一套不夠裝兩套就好了嗎? ——煤的旅程(三)燃燒後處理篇
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2018/11/22 ・2800字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

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  • 文/陳柏宇

前面我們討論了火力發電的讓污染減少的燃燒前處理以及燃燒新技術,但是事情還沒完……

小時候,不論是大人或是老師,都會告訴我們做事情要做到最後一刻,有始有終。對於污染物的處理也是一樣,來到最後一關,在火力發電的最後就是燃燒後處理(Post Combustion Process)上場的時刻啦。

化石燃料在經過鍋爐燃燒後會產生煙道氣(廢氣)。而煙道氣裡面主要含有以下幾種物質:硫酸鹽(SOX)、硝酸鹽(NOX)、有機揮發物(VOC)以及我們最在意的 PM2.5 懸浮微粒、重金屬。

現在的火力發電廠要符合空污法規,基本上都必須加裝許多空污的處理設備。再厲害的燃燒技術,沒有這些設備的污染的排放量還是很嚇人的,加裝脫硫設備的前後比較如下圖。

數據來源:RenewEconomic 。泛科學重製。

以下針對燃煤與火力電廠標準配備污染物處理流程進行討論!

煙道氣從燃燒室出來後,會先經過選擇性催化還原反應(Selective Catalytic Reduction, SCR)脫去氮氧化物,再經過除塵設備去除大部分懸浮微粒,最後經過排煙脫硫設備(Flue Gas Desulfurization, FGD),脫硫後從煙囪排出。

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燃煤電廠標準配備污染物處理流程,煙道氣會經過重重關卡才會排出。

第一關:SCR,現出原形吧氮氧化物

所謂煙氣脫硝技術或是選擇性催化還原反應(Selective Catalytic Reduction, SCR)是指在煙道氣中噴入氨氣等還原劑,在金屬或是金屬化合物催化下,將氮氧化物還原成氮氣與水。這是國際上相對普遍且成熟的做法,整體效率大約為 85%~90%以上。

此設備常放在第一站與鍋爐體結合,使煙道氣的溫度還維持在攝氏350~400度的時候,在金屬催化下進行氮氧化物的還原。

氨槽與觸媒單體 。圖片來源:台電網站

第二關:除塵設備,微粒都給我不要跑

除去微粒的設備主要有兩種,分別是靜電集塵器濾袋集塵器

靜電集塵器(electrostatic precipitator, ESP),是一般大型電廠用來去除微粒的方法,藉由放電電極線產生電暈放電 (corona discharge),使空氣分子游離而形成帶電的空氣離子,空氣離子與微粒摩擦使之帶電,緊接著帶電的微粒在因為異性電相吸,被兩側的帶電擊板收集。收集板或累積之粉塵微粒需定期由敲擊器震落,由底部之漏斗收集及儲存,蒐集的灰飛可以用作他途,例如溶入建材。

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ESP。圖/FLSMIDTH

靜電集塵器通常的使用時機為:除塵效率要求高、具有經濟效益的粉塵回收、高溫廢氣除塵或廢氣及粉塵不具爆炸性。靜電集塵器與袋式集塵器相類似,對於 1 µm 左右之微粒去除率很高(更小的粒子不易帶電無法吸附),整體來說有 99% 以上的效率。台電中火目前預備要將 ESP 進行升級,預計進一步提升去除效率。

濾袋集塵器(Bag Filter or Particle Reduciton System, PRS),除污效率就更高了,其原理就跟一般家裡的吸塵器類似。早期受限於材料特性,對於大型燃煤電廠不太適用;近幾年因於材料(複合材料)的進步,大型燃煤電廠也開始可以選擇以濾袋集塵器做為去除粒狀污染物的設備,林口電廠就是此例。

第三關 FGD、和硫氧化物說分手

最後,我們來到除污設備的最後一道關卡,排煙脫硫設備(Flue Gas Desulfurization, FGD)。台電方面主要採用的是濕式脫硫塔(石灰石膏法),將煙道氣送入塔內,塔中噴灑化學藥劑,讓硫酸鹽與石灰石(碳酸鈣)等鹼性物質作用,形成石膏(硫酸鈣)。同時由前面步驟「漏網」的懸浮微粒,也可以將懸浮微粒洗入漿液中,這也是這個設備架設在最後端的原因。生成的石膏可以製成石膏板等其他用途,整體的去除效率大約 90~95 %。

林口電廠以及麥電則採用海水脫硫法,利用海水的鹼性中和硫氧化物,整體效率也可達 95%,相較於石灰石膏法,可避免使用大量淡水以及產生固體廢棄物,但廢水排入海中時必須要受到相當監控,避免污染海洋生態。因此林口電廠也試著在排放口設置一套海洋牧場養魚,希望借以印證其排放水對海洋生態影響不大。

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FGD。圖片來源:台電網站

最後,經過層層關卡的煙道氣最終還是要排入我們的大氣。以林口電廠為例,煙道氣排出前會經過煙氣連續監測設施,所有的排放數據,電廠都有即時的監控、呈現在調度室的儀表板,並且直接與地方政府資訊連線,為民眾健康把關。

電廠的調度室,可以從右側螢幕看到煙氣連續監測設施的即時數字。攝影/陳柏宇

我們前面談到的這些整套設備都要價不斐,但這些設備都是有效率極限的,所以如何在最合理的情況下控制污染,以及從前頭的處理讓煙道氣本身的污染減少,都是需要考量的。

所以我說,那個二氧化碳呢?

講完如何讓煤燒起來乾淨一點後,其實,我們都還沒討論到大魔王,也就是國際間最關心的污染物,二氧化碳

大家都知道它會使氣候變遷惡化,這邊就要回到真正的「乾淨的炭」(Clean Coal)的意思,一般意指燃燒化石燃料的二氧化碳捕捉與封存( Carbon Capture and Storage, CCS)。

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技術性上為了讓二氧化碳容易捕捉,我們勢必得再提高煙道氣裡的二氧化碳濃度(煙道氣裡多數是氮氣)。理論上會採用一些技術讓燃燒更有效率;再透過一些能與二氧化碳反應的化學成分或是吸附劑進行捕獲。不過這些也都是另一個故事了,這邊就讓我偷懶省略一萬字,在使用煤炭仍然主流的趨勢下,國際上也越來越多電廠搭配上相關的新技術。畢竟未來有減緩二氧化碳排放、碳稅即將開徵的壓力。

但想額外強調一點,化石燃料的使用,即便有再好的科技做搭配,排放二氧化碳仍是無法避免的。而所有更「乾淨」也都需要付出更多經濟上、或者其他面向的代價。

值得被看見的技術進步

隨著便利的電力帶來的繁榮,人們也逐漸要求更高的生活品質;某種程度上,這也是為何空污議題會越來越受到重視的原因。在電力生產的背後,有許多人在崗位上努力為空氣品質、健康把關。空污處理技術、電力穩定、能源轉型,這些都是臺灣現在面臨相對複雜的問題,必須要花更多心思理解。燃煤發電固然帶來了較高的空氣污染,但配合優良的防制技術,仍然可以有效地抑低空污排放,在實務上這些電力也很可能是我們維生所必需的資源,不宜輕易全盤否定。

近幾年台灣的火力電廠,不管是燃煤或是燃氣,在飽受批評的同時,也都開始引入許多改善的方法,每個環節的改善與技術的進步都是淚水與汗水的累積,這些努力也值得被看見;也期許更多的朋友可以透過系列文章,對於電廠除污技術有更多的了解。

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參考資料

  1. Lean and clean: why modern coal-fired power plants are better by design
  2. 循環式流體化床鍋爐

本文由台灣電力公司委託/廣告,泛科學企劃執行

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把能源跟用電問題講清楚,有那麼難嗎?
PanSci_96
・2017/09/15 ・3792字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 558 ・八年級

本文由科技部、經濟部贊助,泛科學策畫執行

圖/Pixabay

今年(2017 年)8 月 15 日,正當夏日炎熱之時,臺灣突然陷入一片漆黑,全臺各地接連發生無預警停電,從北到南,臺北、桃園、新竹、雲林……,因為大規模的突發停電事件,加上前陣子才出現「729 限電危機」事件,使能源與用電問題再次浮上檯面(台灣人的檯面上好擁擠啊…..)。

但討論能源政策,只有全盤綠能、重啟核能這兩種極端選擇?

政府、台電、民間團體、企業公司、網路鄉民各方討論得沸沸揚揚,從廢核能到再生能源議題,似乎都沒有很好的定論,為什麼政府和民間的對話總是有落差?

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「洞見發展與機會:能源政策之橋與溝通論壇」邀請到長期研究氣候變遷與政策審議的臺灣大學政治系副教授林子倫、持續針對能源議題發聲的綠色公民行動聯盟副秘書長,同時也是行政院能源及減碳辦公室委員的洪申翰,與石化業與化石能源議題專家,成功大學資源工程學系副教授謝秉志,分別從全球政治、民間行動者、石化能源產業三方角度來看現在臺灣能源政策遇到的困境:為何這議題那麼難講清楚?。

三管齊下、開啟對話

討論能源政策,只有全盤綠能、重啟核能這兩種極端選擇?圖/tenz1225 @ Wikimedia commons

臺灣大學政治系林子倫副教授認為,在討論政府與民間的溝通問題時,首先要再次思考「風險」的概念。過去政府推出新政策前,會根據理性計算的「風險評估值」來進行判斷與評估,但這樣的方式,在現今卻已無法解決經濟開發所產生的衝突問題了。

最主要原因來自,現代社會具有更多元的價值、認知,以及利益關係,若探討議題時,沒有把在地化、差異化、特殊化等社會脈絡容納進來,便容易出現雙方認知落差。特別是,環境與能源議題具有複雜多變與高度不確定性的特質,當議題的討論變成實質上的執行時,又牽涉到更多層面的考量了。

「大家都同意全球需要更多的綠能開發,但當你家隔壁要建設太陽能電廠時,會馬上答應嗎?」,林教授問道。

此外,隨著資訊時代的發達,政府不再是唯一的資訊來源,民眾可以透過更多管道接觸到各種資源,而民間的專業知識與當地社會脈絡,使得政府的權威受到挑戰,對風險的認知亦出現落差。面對社會型態的改變,林子倫教授建議,對此應該發展出去中心化、更透明、更多元、更多層次的討論,「是不是可以把民眾放到跟決策者一樣的情境中,了解共同困境,重新設定討論的機制呢?」針對開啟能源政策對話的可能性,林子倫教授建議了三種方式:

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  1. 資訊公開透明、建立信任:透過資訊公開透明的方式,建立雙方的信任,當彼此有一定的信任基礎,便會從質疑轉向支持。
  2. 開放決策參與過程:民眾的不信任大多來自資訊不完整,但若有足夠資訊和了解亦不會被外界的錯誤資訊誤導。同時,讓民眾有足夠地參與同樣能建立彼此的信任。
  3. 能源在地化:每一個地區都有特殊性,除了政策要與當地進行更在地的溝通外,也可以思考如何將區域和當地做更好的經濟連結來創造雙方的利益。

而延續上方能源在地化討論,林子倫教授提出「社區再生能源」推廣的重要性,他認為「綠能不只是能源的轉型,更是可以幫助傳統產業如漁村、農村轉型的機會。還有很多更有創意的推廣方式值得我們來思考,提供社區不只是經濟上的誘因,而是更多元的誘因機制,創造更多的可能性」。

最後,林子倫教授呼應到本次論壇「溝通」的主題上,指出公民討論不應該只出現在大型的政策會議,而是可以透過更小的討論開始,慢慢建立雙方的信任,讓對抗轉向對話。

大家都同意全球需要更多的綠能開發,但當你家隔壁要建設太陽能電廠時,會馬上答應嗎?圖/Pixabay

政府與民間的斷點在哪裡?

綠色公民行動聯盟副秘書長洪申翰則表示,政府一直都很強調與民間的溝通.但過去的「溝通」大多都是政府向政府體外的溝通,然而,能源轉型的問題不僅是能源配比的問題,更多其實來自政府治理的困境。對應本次論壇「橋接」主題,洪申翰提出四項政府在能源政策上遇到的「斷點」問題:

  • 中央與地方的斷點
  • 社會基礎的斷點
  • 既有行政分工的斷點
  • 能源資訊與教育的斷點

首先,中央與地方執行出現落差。舉例來說,在節電宣導政策中,服務業者並非屬於中央經濟部的能源局可以管理得來,必須透過地方政府的協助,藉由縣市政府的產發局、經發局甚至是工務局的投入才能擬定出合宜的政策並執行。而當中央政策無法落實到地方政府時,便出現中央與民間的落差。

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其次,新政府提出許多能源政策目標,如離岸風電 2025 年要達到 3GW,政府為了努力達到目標,進行不少大規模的建設開發,「但這樣是很脆弱的」洪申翰指出。如果不能讓民眾成為社會轉型的一份子,一旦發生爭議時,民間對政府的不信任、懷疑的反撲力量就會很強烈,如同 815 大停電事件所引發的後續效應。

再者,既有的公部門行政分工上也出現斷點。洪申翰舉例,現在討論能源稅議題時,到底該由財政部,還是能源局主責?在目前的行政體系中,容易造成政策討論找不到主責單位,導致議題被擱置、無法推動。

最後,政府雖擁有專業的智庫團隊,但提供的專業知識和資訊是否能與民間對話?「政府近年來持續推出各種科普知識,但資訊仍然是單向的,依舊是『政府想告訴民眾什麼,而不是民眾需要什麼』」洪申翰點出造成資訊斷點的關鍵。

洪申翰再次強調,應重新思考民間在能源轉型中的角色到底是什麼?推動政策時,不只是政府與民間的溝通問題,更多來自體制性的斷點,要如何重新連接,改變現有的行政僵化問題會是一大考驗。此外,現在有許多民間與民間的交流,但要怎麼轉化成實際可執行的方案?都是必須持續改善的問題。

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重新思考民間在能源轉型中的角色到底是什麼?圖/Richy@Wikimedia commons

未來石化能源的出路

能源議題,除了政府與民間的溝通問題外,根本還是回到能源資源的狀態本身。成功大學資源工程學系謝秉志副教授指出,在 2016 年全球使用的能源中 85.5% 來自化石燃料能(石油 33.3%、天然氣 24.1%、煤 28.1%)其次為水力及再生能源,佔了 10.0%,核能則佔了 4.5%。在可見的未來,全世界仍會相當依賴化石燃料能,天然氣的角色會更加重。

實際上,過往我們被告知需要擔心的石油蘊藏量,隨著科技進步,除了開發出新的油田外,更使過去沒辦法利用的資源獲得重新再開發,像是美國的頁岩氣、加拿大的油砂,使未來油氣資源不只足夠,更是能源供應的主要來源。

回看臺灣現況,根據臺灣 2016 年能源供給資料,自產能源僅佔 2.05%,97.95% 仰賴進口能源。其中,石油占比更是高達 48.93%,簡言之,臺灣不僅非常仰賴進口能源,還非常依賴石油。

然而,臺灣有近 50% 的能源被用於發電,即是導致台灣的「能源問題」常被看成是「發電問題」,「要討論能源政策時,要先搞清楚是要討論能源政策裡的石油問題,還是能源裡的發電問題?」謝秉志教授說道。

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釐清了能源分配和資源後,再探討到電力問題。根據台灣 2016 年電力資料,火力發電提供 81.99 % 的電力,其次為核能發電 11.99 %,再生能源則是 6.02 %,其中火力發電,主要使用煤炭,再來為液化天然氣。

圖/Pixabay

然而,在這樣的電力配比下,目前政府提出的 2025 非核家園政策,儘管停用核能發電,提升再生能源發電,但因為媒與燃油的使用仍佔大宗,導致二氧化碳排放問題依舊無法被解決。而根據「溫室氣體減量及管理法」,臺灣 2050 年的溫室氣體排放量要降為 2005 年的 50% 以下,代表臺灣未來 35 年需要進行實質的減碳工作並不容易。

在這樣雙重的壓力下,謝秉志教授提出「20-30-50」的改善建議,即 20% 再生能源、30% 媒、50% 天然氣的能源使用分配,以天然氣取代煤炭使用,來同時達到降低碳排放量與新能源政策的目標。

不過目前臺灣天然氣已達最大供氣能力,若要擴大天然氣使用,必須從上到下做出完整的規劃,包含上游要穩定購買天然氣合約,同時尋求低價天然氣、增加自產天然氣;中游則必須興建運輸管線、擴增儲氣設備、興建接收站、提早與居民溝通;下游則要興建或擴增天然氣發電廠,以及最重要的:提早與居民溝通。在管理上必須注意維持供氣順暢、維護運輸管線、維護發電設備、主動對民眾公開資訊等。

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謝秉志最後回應林子倫教授與洪申翰的建議,再次強調政府應提供民眾信任感及安心感,不管是雙方的溝通、在地的了解、政策的規劃都必須與民眾有更直接的接觸,不僅讓是在政策上的推動更順暢,同時也是發現新機會和可能性的重要關鍵。

聽完三位的意見,你認為台灣政府在溝通能源議題與政策上頭還有哪些不足、且值得改進之處嗎?歡迎來泛答跟我們分享你的看法

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PanSci Talk:還「能」怎樣 公民的能源通識課
Kelly Lin
・2015/08/13 ・3736字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

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今年 2015年 7月 1日,位於龍門的核四廠正式封存。這座三十幾年來於興建過程中曾停建再復建的核能發電廠,尚在測試階段,未曾正式啟用,就進入三年的封存計畫。近年來,核四爭議遲遲未能停消,反核、擁核的爭論也未曾平息。

能源議題無庸置疑與我們的過去、現在跟未來息息相關,關於能源的使用跟發展,我們還「能」怎麼做呢?

PanSci Talk: 還「能」怎樣 ─ 公民的能源通識課@台北
PanSci Talk: 還「能」怎樣 ─ 公民的能源通識課@台北

由工業技術研究院、PanSci 泛科學與經濟部能源局聯合主辦的還「能」怎樣—公民的能源通識課,一共有八場,全台跑透透,而首場就在8/6於台北正式開跑。這次講座的講者總共有兩位,分別是 PanSci泛科學的專欄作者 廖英凱以及成功大學資源工程系副教授 謝秉志

這次邀請的兩位講者,對於能源議題的知識領域各有所長。廖英凱介紹一般民眾較為關心的灣再生能源(風力、太陽能、海洋能、地熱能)及非再生能源(火力發電、核能)發展及現況;講者謝秉志則介紹較不為一般大眾所熟知的非傳統能源─(非傳統)油氣能源(頁岩氣、油砂、天然氣水合物)的潛力和發展。

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由核能議題探討台灣能源供應狀況──廖英凱

能源議題分成三個面向 – 經濟、政治社會、安全 ,期中最能以科學角度解釋的便是安全問題,它主要又可分成兩部分 :

一、發電方式是不是安全的?
二、發電方式的相關產物是不是安全的。

其中,大家最關心的當然就是核電問題,我們可以用幾個簡單的問答來

Q:核電廠在極端的狀況下會發生核爆嗎?
A:不可能。

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5-2

因為要產生核爆,要足夠多的中子撞擊,而核電廠所使用的鈾235濃度過低,用產生核爆所需的臨界質量是人類無法企及的無窮大(最左邊的紅線);既然不可能達到幾何級數般的連鎖反應,自然也無法產生核爆。就像啤酒不能燒,但酒精濃度較高的高梁酒、藥用酒精是可以燃燒的道理類似。

Q:既然低濃度的鈾 235無法核爆,核電廠的能量從哪來?核電廠的核分裂怎麼發生?
A:核電廠用低濃度的鈾 235,運用精準控制中子數量和速度(還要叫中子慢一點),讓中子撞擊產生的核分裂足以引發下一次撞擊。

Q:福島核災的爆炸是怎麼一回事?
A:那不是核爆,是比核爆等級小得多的氫爆,但是氫爆把反應爐廠房炸開導致輻射外洩。

Q:人類在地球上已經丟過多少顆核彈?
A: 2053 顆。

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核廢料主要分為兩種 : 高放射性廢棄物與低放射性廢棄物。高放射性廢棄物也稱作「用過核子燃料」、「乏燃料」,全部源自於核能發電產物。這些發電產物的處理程序大概是 :

1.從反應爐取出。

2.濕式貯存(貯存在核電廠的水槽裡冷卻)五年以上。

3.轉乾式貯存四十年(臺灣目前處在這個階段)。

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4.尋找適合之深地質永久貯存或是回收再利用再處理。

另一種比較常見的低放射性廢棄物,主要也是來自於台灣的核能發電(包括核電廠除役的建材),其他醫療、工業、農業及學術研究。

相較於高放射性廢棄物,低放射性廢棄物的處置方式比較簡單 : 先固化封裝(包含金屬或粉末,都會先水泥化再放進桶子裡)、再設計一些工程結構或埋在地質障蔽(例如小山丘),尋找近地表處置或坑道存放。目前政府也想另尋較低爭議的低放射性廢棄物貯存地,有在考慮台東縣達仁鄉及金門縣烏坵鄉,但目前進度仍止於徵詢地方意見。

PanSci專欄作者 - 廖英凱
PanSci專欄作者 – 廖英凱

台灣再生能源發展狀況

若不想用核能發電,我們還有什麼其他自然資源可以運用在發電上呢?河川、風力、地熱、海洋能(洋流發電、溫差發電、波浪發電、潮汐發電)、太陽能等再生能源雖然發展前景看好,但是在發展這些自然資源的同時,也別忘了它們的發展阻力。

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水力發電:會影響河川生態。

風力發電:受季節性影響,台灣夏天風小冬天風大,發電高峰和用電高峰錯置。除此之外,也可能帶來環境公害:噪音、陰影,甚至影響沿海生態。

地熱發電:開發地都位處森林、山區及偏遠地區,有水土保護疑慮,目前的計劃案都停留在環評未過的階段,也還有管路結構和高溫鑽探等技術層面的問題仍待克服。

洋流發電:設備必須符合防水、抗侵蝕,加上海底地形造成施工難度高,加上易受颱風來襲時可能造程設備損壞,建設完成後也可能造成漁業生態浩劫及航安問題。(地熱及洋流發電在台灣要進展到可以實際投入發電的階段,可能尚需5到10年的時間)

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太陽能發電:夜晚和日照不足其他的替代能源。另外,太陽能板的構造為半導體,製程有產生污染之疑慮,雖然在台灣尚未發生,但大陸已經有相關汙染事件

據工研院能源局及綠色公民行動聯盟的報告指出,再生能源發展未來潛力有限,在2025年,再生能源也。若是想要非核家園,以德國2013年的一周(7/1~7/7)用電量為例,白天太陽能發電約占總發電量1/3,然而大部分的發電量還是倚賴火力發電。回到台灣,若是在再生能源全力開發後,再加蓋2~5座台中火力發電廠的發電量,想必就能解決用電問題。但提到火力發電,就絕不能不提煤碳燃燒產生的空氣汙染、氣候變遷、全球暖化及全球暖化後續帶來的問題和影響。

以比爾蓋茲提出的公式:CO₂ = P × S × E × C(人類產生的排碳量 = 人數 × 每一個人使用的服務 × 這些服務所消耗的能源 × 以及生產這些能源所產生的二氧化碳)這個公式來思考,隨著全球人口數目、科技的發展,全球暖化和氣候變遷的問題恐怕難以避麵,雖然許多人都說要發展再生能源跟綠能,但以臺灣的環境而言,未來能源並不是個容許無限想像的問答題──恐怕是一個選擇非常有限的選擇題。

油氣能源的現在與未來──謝秉志

呼應比爾蓋茲提出的 CO₂ = P × S × E × C 公式,因為世界人口只會增加,經濟、科技的發展也需要許多能源,對於能源的需求只會越來越高,儘管大家都希望再生能源的發展可以讓化石能源比例壓低,根據一些比較有權威性的報導,在 2035年時,除非再生能源有突破性的進展,化石能源預計還是會佔七成。

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其中,油氣資源主要可以分作兩大項:傳統油氣資源和非傳統油氣資源,非傳統油氣資源比較有名的例子,包含美國的頁岩氣、台灣有可能發展的天然氣水合物和加拿大的油砂。

成功大學資源工程系副教授 - 謝秉志
成功大學資源工程系副教授 謝秉志

非傳統油氣資源──頁岩氣、油砂

首先是這兩年最火紅的頁岩氣。顧名思義就是從頁岩岩層裡所開採的天然氣,在過去,因為技術層面的問題,導致頁岩氣資源難以被運用,但是在水力壓裂法(Hydraulic fracturing)技術日益成熟後,各國也重新開始省視頁岩氣的可能性。

例如:美國因為成功地商業化開採頁岩氣,已經是全世界最大的天然氣生產國,預計到 2040年,美國有將百分之五十的天然氣會來自頁岩氣,到了 2080年甚至有可能達到能源自主,成為第五個能源自主的國家。

接下來是最早出現的非傳統油氣─油砂。油砂是一種含有高粘度石油的砂子,必須要使用特殊方法讓它流動才能生產出來,,加拿大是唯一將油砂商業化開採的國家,也因此成為世界石油蘊藏量第三大的國家。

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油砂是一種具有很高粘度石油的砂子 source: James St. John

天然氣水合物─台灣的機會

再來看一下台灣的機會—天然氣水合物。

所謂的天然氣水合物,又稱可燃冰或甲烷氣水合物,天然氣水合物通常存在於海面下,必須派出探勘船進行震波測勘,如果我們發現反射面和海床的形狀平行我們稱為擬海底反射(BSR)就是天然氣水合物最底層的訊號,因為在天然氣水合物的下方通常是天然氣層,其密度很低,聲波從高密度的地方進入低密度的地方訊號差異會很大,所以就會出現強烈的擬海底反射訊號。

天然氣的開採說來容易,只要挖一口井到達天然氣水合物的地層裡面,把壓力降低,就會造成物質流動,天然氣就自然流出來了 。問題是,在海域上鑽井要價不菲,成功率只有七分之一,總投入的成本更是可觀,所以儘管台灣的西南海域藏有全世界最龐大的天然氣資源,據推估大約有兩兆七千億立方公尺資源量,但礙於技術瓶頸尚未突破,眼前並無商業化的機會。

二氧化碳捕獲與封存

提到油氣資源,不免就得一併提到碳排放的問題。二氧化碳封存的概念其實很簡單,就是「從地下來,回到地下」,在自然界也有非常多的例子。在美國有許多濃度超過百分之九十純二氧化碳氣層,在地底存放了上百萬年,也沒有發生任何意外。

台灣目前已經有相當成熟的地下儲氣技術──台灣飛牛牧場旁的鐵砧山上有一個很有名的鐵砧山儲氣窖,這個儲氣窖原本是生產天然氣的地層,天然氣使用完畢之後,地層結構就變成儲氣窖,經過多次地震測試確定是相當安全,可見二氧化碳地質封在台灣技術上已經是可行的了。

但即使可行,我們如果要進行碳封存,首要之務是與當地居民妥善溝通,當地民眾也必須完全參與了解達成共識,民眾擔心的點有幾個:會不會發生地震、會不會外漏等等,科學家一定要好好與民眾說明與溝通。

 

PanSci Talk: 還「能」怎樣 ─ 公民的能源通識課@台北
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Kelly Lin
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實習編輯,目前就讀政大國際傳播所。對很多事物充滿好奇心,什麼都碰一些,懂一點。喜歡並持續在這個奇妙的世界裡探索。