綠能轉型如何克服氣候與空間限制?剖析德國能源配置的務實路徑

經濟適用的清潔能源 可持續城市和社區

AI摘要

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德國以農業光伏、道路與人工湖設置等方式擴大綠能空間,並靠風電與地方回饋金降低反對聲浪,推動務實的能源轉型。

編按:台灣在綠能政策上,仍深陷於農地衝突、生態保育與風光電選址的拉鋸時,歐洲綠能大國——德國,早已用務實的機制走過這段陣痛期。

《資本主義的終結》以德國的轉型軌跡為鏡,揭示他們是如何化解綠能背後的土地問題、鄰避效應,以及達成綠能與地方居民的雙贏。

對於能源轉型來說,忽視社會影響是危險的。因為受影響的人並未忽視窮人其實在為富人買單這個事實。德國聯邦環境局(UBA)一項代表性的調查顯示,2018年有72%的德國民眾認為「能源轉型在社會上是不公平的」。

德國光電現況:發電成本已與燃煤相當 空間卻受限

然而,回到太陽能方面:現在太陽能板已經相當便宜,即使是小型屋頂太陽能系統其發電成本也能與巨大的燃煤發電廠相媲美。

在陽光充足的德國南部,大型太陽光電場甚至更加高效:每生產1千瓦.時的電力成本為3.12至4.16歐分(編按:約新台幣1.15至1.52元),而在陽光較少的北部,每千瓦.時的電力成本則為4.27至5.7歐分(編按:約新台幣1.56至2.09元)。

然而,即使太陽能發電現在的成本低廉,在德國卻幾乎不是什麼重要的角色。為什麼呢?其中存在一個結構性問題,太陽能系統需要佔用大量空間,因為陽光的能量密度並不高。

在德國,平均每天每平方公尺接收3千瓦.時的太陽能,而新設的太陽能系統平均只能捕獲其中約16%至18%。由於每平方公尺可獲得的能量有限,所以需要大面積鋪設太陽能板。

土地不夠怎麼辦?人工湖、高速公路、農田都能成為「光電場」

然而,在人口稠密的德國,空間非常有限。只有不朝北的屋頂是完美的選擇。除此之外,我們需要發揮創意來減少土地使用量。例如,有人測試將太陽能系統安裝在人工挖掘湖上,或開發用於垂直牆壁和窗戶的面板。太陽能系統也可以安裝在高速公路或停車場上方。

另一個有趣的方案是所謂的「農業光伏系統」,可以雙重利用農田:將太陽能板安裝在高架結構上,上面可以發電,下面可以種植農作物。當然,這個方法主要是和那些不適合太多陽光的作物。

初步試驗結果顯示,如果太陽能面板的遮蔽,作物產量甚至可以增加。芹菜的產量增加了12%,馬鈴薯增加了3%。另外,由於太陽能板還可以防止暴雨、冰雹或霜凍,現在正測試它們是否可以更好地保護果園。理論上,太陽能可利用空間遠超過目前所需的空間。

位於德國下薩克森邦的農業光伏系統。 圖/shutterstock
位於德國下薩克森邦的農業光伏系統。 圖/shutterstock

冬季日照不足風電來補!德國再生能源發電占比已破4成

儘管太陽能光伏技術相當引人入勝,但它有一個重大的缺點:眾所皆知,陽光並不是全天候供應。夜晚自然是沒有陽光的,此外,隨著季節變化,日照時間和光線強度也會大幅波動。

在德國,6月和7月的夏季期間,接收到的太陽能約為12月或1月的冬季期間的8倍。這意味著太陽能只在日照長、夜晚短的夏季時節有意義。相反的,冬季時太陽能板幾乎起不了作用。

不過,在冬季時,風特別大,因此可以在一定程度上彌補太陽能不足的問題。風能的發展也超出所有人的預期。尤其對那些原本對核能抱有極大期望的遊說者來說,對此感到悲觀,他們無法想像自己的核子反應爐很快就會面臨綠色能源的挑戰。

1990年,核能資訊中心(Informationskreis KernEnergie)寫道,由於「氣候條件」的原因,風能永遠無法供應德國所需電力的1%。3年後,他們在一則廣告中寫道:「太陽能、水力和風力等可再生能源,長期來看也無法滿足我們4%以上的電力需求。我們能承擔這樣的作法嗎?答案是不能。」

然而,傳統電力供應商對這些預測完全錯誤。截至2021年,光是風能就佔德國發電量約21.5%。再加上太陽能、水力和生物質能,可再生能源甚至佔了42.4%的發電量。

插座「綠化」不等於能源轉型...汽車、暖氣仍使用大量化石燃料

然而,這種明顯的進步還不足以讓人陷入綠色狂熱,並相信能源轉型幾乎已經完成。雖然現在將近一半的電力是來自再生能源,但在德國,除了使用插座,我們還燃燒天然氣、石油和煤炭。大多數汽車仍然使用汽油或柴油,飛機使用航空燃油,許多供暖系統還在燃燒天然氣。

如果德國要實現氣候中和,工業、交通和建築物也必須轉向綠色能源。然而,如果考慮整個德國的能源需求,可再生能源的現況仍顯不足。正如前面提到的,風能僅滿足了5.4%的最終能源消耗,而太陽能甚至僅佔2.3%。目前最重要的是生物質能,它貢獻了10%的能源。

然而,由於缺乏土地種植更多的能源作物,如玉米或油菜,生物質的潛力幾乎無法進一步提升。畢竟,農田還是應該種植糧食。此外,將這些單一作物稱為可永續發展是一種自欺欺人。玉米和油菜需要大量的農藥、肥料和水,並會加速物種滅絕,因為蜜蜂或鳥類在工業化的農業荒漠中找不到食物。

民眾其實不反對鄰近風機?德國用「地方回饋金」機制達成雙贏

因此,德國只有在未來設置更多風力發電機,才能實現氣候中和,但並非所有的居民樂見其成。

綠黨的經濟部長羅伯特.哈柏克(Robert Habeck)在就職時便不抱幻想,認為反對聲浪會很大:「我知道:每一處灌木叢後面都潛伏著麻煩和衝突。」然而,並不像許多人一開始認為的,大眾會對如蘆筍般佇立的風力發電塔強烈反感。

經過調查,有超過80%的人對能進一步發展風能表示歡迎。而對在生活社區中設置風力發電機持反對意見的人也意外的少:儘管受訪者本身猜測會有40%鄰居對風力發電機感到憤怒,但其實只有16%的居民對這些設施表示不滿。大多數的人甚至可以接受設置更多的風力發電機。僅有26%的人反對新增風力發電機,但他們認為其他58%的居民會反對更多的風力發電場。

由此可見,反對的聲浪有限,並且未來可能會逐漸削弱,因為現在各地方將從中獲得更大的利益,每座新增的風力發電機每年可獲得約2萬5000歐元(編按:約新台幣91.6萬元)的收入。

目前在德國約有3萬座風力發電機,佔據了約0.5%的國土面積。然而,實際需要的是這個數字的4倍,也就是2%的土地面積。這幾乎是薩爾蘭邦(Saarland)的3倍大小,或者相當於1/3個黑森邦(Hessen)。

然而,儘管如此,風能所需的面積仍然比道路佔用的還要少,目前道路鋪設面積佔全國2.6%的面積。此外,風力發電機所在的土地仍可繼續做其他利用,例如用來耕種或種植樹木。風力發電機的基底和進出通道只佔整體極小部分的土地面積。

為了增加土地利用,德國高速公路旁的土地也會架設綠能。圖為黑森邦A7公路旁的風機、光電板。 圖/shutterstock
為了增加土地利用,德國高速公路旁的土地也會架設綠能。圖為黑森邦A7公路旁的風機、光電板。 圖/shutterstock

《資本主義的終結:為何經濟成長與氣候保護無法並存?未來我們將如何生活?》。 圖/遠足文化提供
《資本主義的終結:為何經濟成長與氣候保護無法並存?未來我們將如何生活?》。 圖/遠足文化提供

精華 FAQ

  • 主要原因是太陽能需要大量空間,且德國日照強度與時間受季節影響很大。雖然成本已接近燃煤,但在土地稠密、冬季日照不足的條件下,難以單靠光電支撐整體能源需求。

  • 德國嘗試把太陽能裝在人工湖、高速公路、停車場與建築立面,並發展農業光伏系統,讓農田同時發電與耕作。這種多元布局可提高土地利用率,也減少與農地的直接衝突。

  • 德國透過地方回饋金讓新增風機每年帶來約2萬5000歐元收入,讓社區直接受益。加上多數民眾本就支持風能發展,因此實際反對聲浪比想像中低,有助擴大設置風機。


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