下一站「碳中和」 鐵道大國日本的鐵路零碳挑戰

2023/03/10 低碳生活 張郁婕

1872年,日本第一條鐵路(橫濱-新橋)開通,帶動日本明治維新的推進,讓日本發展成現代化國家,也改變了民眾的生活。150年後,在節能減碳成為主流的現在,鐵路系統也得面臨轉型。

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你知道大眾運輸系統也會產生為數可觀的碳排量嗎?鐵道系統還可以怎麼減碳?現在日本是這麼規劃的⋯⋯。 圖片來源:S. Tsuchiya/Unsplash

鐵道碳中和 電力來源成關鍵

一般聽到大眾運輸工具,應該會有比自用車更節能減碳的印象吧?

由乘客碳排量來看確實如此。根據日本國土交通省的統計,大眾運輸工具每公里每名乘客的碳排量,飛機是98克、巴士是57克、而鐵道只有17克[註1],相比之下,自用車卻要130克。要說鐵路是最低碳的大眾運輸工具一點也不為過。再加上多數鐵路已經電氣化,相對來說,電車是能源轉換效率很高的交通工具。

然而,2019年鐵道系統的二氧化碳排放量就高達1000萬公噸,佔日本整體碳排量的1%,這些碳排九成都和電力排放有關。日本鐵道業者的電力來源又以火力發電廠為大宗(75.1%),光鐵道系統就消耗了日本全國2%的電力。

那鐵道系統有沒有可能自行啟動能源轉型,而不用等待供電系統漫長的轉型呢?

如果電力來源轉型成功,鐵道系統大幅減碳,不只能「淨零」還可以「負碳排」,多餘的減碳額度還可以分給其他難以減碳的領域,讓日本可望在2050年達成淨零排放的目標。

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日本官民合作的檢討會,整理出鐵道系統如果要減碳,可以從減少能源使用、與生產・運送・儲存・使用再生能源的「2H3T」著手。 圖片來源:M.S. Meeuwesen/Unsplash

開源節流的「2H3T」

日本國土交通省去(2022)年成立了「加速鐵道碳中和檢討會」(鉄道分野におけるカーボンニュートラル加速化検討会),找來專家學者、公部門與鐵道業者,共同思考鐵道如何實現淨零排放。

根據檢討會去年8月發表的期中報告,他們已經整理出「2H3T」的具體作法,以及3種減碳的營運模式。「2H3T」分別是下列5個日文單字字首字母的縮寫:

• 減少能源使用(Herasu):使用節能列車、減少車站能源使用與採行節能的鐵路運行時刻表。
• 生產再生能源(Tsukuru):使用再生能源,或採用電力回生系統,蒐集電車減速時產生的電力,等待進一步使用[註2]
• 運送再生能源(Hakobu):透過區域電網送電或電池運送電力,或利用管線、貨運鐵路輸送氫氣。
• 儲存再生能源(Tameru):使用電池或儲氫設備。
• 使用再生能源(Tsukau):使用綠能、綠氫。

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和台鐵集集線是姐妹鐵道的夷隅鐵道,目前仍是使用柴聯車,鐵路也沒有走向電氣化。對於這類型地方支線,日本考慮在燃料電池電車開發完成前,先升級成更減碳的電源車。 圖片來源:natary t/Unsplash

3種可望減碳的鐵道營運模式包括:

• 地產地消型:
充分利用鐵道閒置空間,設置再生能源發電、儲電或送電設備,或以比較高的價格跟發電業者簽約,收購地方既有的再生能源發電設備,讓電力也能「在地生產、在地消費」。在鐵路閒置空間生產的電力,除了可供車站使用之外,也可以作為地方公共設施緊急狀況時的電力來源。

• 產地直送型:
充分利用鐵道閒置空間設置電力儲存裝置或儲氫設備,也可以利用貨運鐵路或設置氫氣運輸管線運送氫氣,建構地方的綠氫供應鏈。

• 新電車型(非電氣化鐵道的進化):
日本目前仍有一些地方支線採用柴油引擎推進的火車,但考慮到這些支線沒有電纜,平常載客量也沒有這麼大。所以短期內的目標是將這些柴聯車升級成電源車,中長期目標是燃料電池電車開發完成後,導入地方鐵路路線。

報告書最後寫道,除了2050年要讓鐵道總碳排量實質減少100%, 2030年也預計要先讓鐵道車站的碳排量,和2019年相比實質減少150%(減少350萬公噸)。不過這份報告也提到,目前關於氫氣的技術很多都還在開發階段,沒有辦法馬上進行,有些構想也需要其他部會協助修法,才有機會實現。

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鐵道公司等企業透過購買再生能源憑證,也有助於綠能產業的發展;圖為再生能源憑證樣本。 圖片來源:日本經濟產業省

上述是從公部門(國土交通省)的角度出發,但早在這之前,日本各家鐵路公司早已陸續推出自己的減碳方案。

如東急電鐵早在2019年便加入RE100,確保鐵路用電100%來自再生能源,成為日本首例。JR東日本則宣布2030年前先讓東北地區的碳排量達到「實質零排放」,並和豐田、日立共同開發氫氣混合動力的「HYBARI」列車,目標趕在2030年上路。

台灣鐵道如何減碳?可以從減重做起

台灣的鐵路或是捷運電聯車是否有機會引進電力回生系統?台鐵或是各地方的捷運公司,是否有閒置土地或屋頂可以架設太陽能光電板,以達到「在地生產電力、在地消費」?或是將太陽能光電板結合燃料電池,建構我們的綠氫供應鏈?

鐵道系統想要節能減碳,第一步或許可以從「減重」開始,減少車體結構的重量,就能減少運行時的碳排量。引進電力回生系統也是一個好方法。只是,電力回生系統成效好壞和列車行駛密度有關,如果能搭配儲能設備,或將電力回生系統產生的電力導入車站供電系統,就能發揮最大效用。


註釋

[註1] 資料來源:日本國土交通省鐵道局(2022年3月4日),鉄道分野のカーボンニュートラル加速化検討会

[註2] 一般而言,電車需要供電才能運轉,如果要讓電車加速運轉,就需要提供更多的電力。但當電車在減速的時候,不需要額外提供電力,就能帶動發電機運轉,進而產生電力。透過這種機械減速時帶動發電機所產生的電力,就叫做回生電力。


參考資料

世界經濟論壇(2022年11月29日),What does the future hold for Japan's railways after 150 years of service?

日本國土交通省鐵道局(2022年3月4日),鉄道分野のカーボンニュートラル加速化検討会

日本國土交通省鐵道局(2022年8月16日),鉄道脱炭素の方向性「鉄道分野におけるカーボンニュートラル加速化検討会」 中間とりまとめ

株式會社計測技術研究所(2022年3月29日),回生電力って、そもそもナニ?

松定精密設備(2020年5月6日),回生エネルギーとは? 身近で利用される省エネの仕組みを解説

萩原哲郎(2022年10月14日),鉄道各社2050年実質ゼロへ施策、国交省も「鉄道脱炭素」へ指針

世界經濟論壇(2022年11月29日),What does the future hold for Japan's railways after 150 years of service?


本文授權轉載自《低碳生活部落格》,內容由台達電子文教基金會及台灣環境資訊協會共同企劃。(原文標題:下一站「碳中和」 鐵道大國日本的鐵路零碳挑戰


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