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全球趨勢

ESG國際快訊》能源戰場殺上太空!美中競逐「天基太陽能」,誰能率先擺脫化石燃料?

中國正在發展太空太陽能,雖發電效率高,但仍有許多技術瓶頸需要突破。示意圖。unsplash by allisonsaeng

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▋能源戰場殺上太空!美中競逐「天基太陽能」,誰能率先擺脫化石燃料?
▋從福岡到馬賽的藍色能源革命!一張半透膜解鎖供電百萬人的海洋密碼
▋不只是天災!印尼消失「一個紐澤西州」大森林,專家揭亞洲洪災致命真相
▋不想輸中國電動車?聯合國秘書長向西方獻策:快押注這張王牌
▋川普喊「綠色騙局」砍補助!美國玉米農無懼逆風,自力救濟拚轉型

能源戰場殺上太空!美中競逐「天基太陽能」,誰能率先擺脫化石燃料?

過去太陽能板通常安裝在屋頂上,也有愈來愈多出現在農田或鐵軌下方等創新位置,但現在中國正準備把這些太陽能板帶進外太空。

太空太陽能的運作原理是,利用太陽能發電衛星(Solar Power Satellite)在太空中蒐集太陽能,並將其傳回地球,聽起來有點像是科幻小說,但現在距離現實已經愈來愈近。中國正計劃在距離地球約3萬6000公里的地球靜止軌道上,建造一個1公里寬的太陽能陣列。

這裡因為遠離晝夜交替、天氣變化等大氣干擾,可持續蒐集太陽能,預計效率將超過地面太陽能板系統十倍以上。一旦蒐集完畢,這些能量將被轉換成微波,傳輸到地面的接收站。

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此計畫被譽為能源領域的「曼哈頓計畫」。該項目核心推動者,87歲的中國工程院院士龍樂豪表示,這就像把三峽大壩搬到地球上方3萬6000公里的地球靜止軌道一樣意義重大,是令人難以置信且值得期待的項目。

儘管此構想吸引人,但外界普遍對此技術審慎評估,原因是其成本相當高,技術門檻也不低。《太陽能雜誌》(Solar Magazine)指出,若要建造這類大面積太空陣列,可能需要在太空進行拼接上千或更多零組件,而且要把蒐集到的電力轉換成微波、雷射,再安全、高效率傳回地面,是極大技術瓶頸,過去多年研究也認為這是此技術的主要障礙之一。

另一方面,目前對微波、雷射大型能量束發射回地球的潛在風險,尚未有清晰、被廣泛接受的安全標準。因此,不少分析師都認為這項技術屬於長遠願景,未來數十年皆有機會實現,但短期內不太可能大規模運作。

不過,一旦中國的計畫成功,將有可能改變全球能源供應方式,不再依賴化石燃料,也不受天氣陰晴、晝夜限制,並具有軍民兩用潛力。因此,正與中國進入國力競賽的美國,自然不會等閒視之。

圖/太空太陽能示意圖。取自space.com

目前美國有不少新創投入太空太陽能研究,如位在加州的Aetherflux,計劃運用低軌道衛星和雷射、光束傳輸技術,把電力傳回地面,顯示太空太陽能發展並非中國一枝獨秀,而是國際上的產業競賽。

從福岡到馬賽的藍色能源革命!一張半透膜解鎖供電百萬人的海洋密碼

除了太空太陽能,滲透能(osmotic power)也是世界各國積極投入資源的領域,佈局最積極的國家之一,就是海洋資源豐富的日本。

《經濟學人》解釋,受到滲透作用(osmosis)影響,水會透過半透膜,從濃度較低、鹽份較少的地方流向濃度較高的溶液中,直到兩側達到平衡。這個過程可以發電,原因是隨著淡水通過薄膜稀釋鹹水,鹹水的體積會增加,從高鹽度一側流出的部分水流,隨後被引導用來推動渦輪機,進而產生電力。

今年8月,一座耗資7億日圓(約合新台幣1億4000萬元)的滲透能發電廠,在日本九州福岡市啟用。該廠發電容量為110kW,足夠供應200戶一般家庭使用。但問題是,大多數滲透能發電廠採逆滲透工法,與自然滲透流向相反,是透過高壓把海水壓過半透膜去除鹽份。如果留下一股極高濃度的廢滷水(brine,指含有高濃度鹽份的水性溶液),再將其排回大海,可能會損害當地環境。

圖/日本首座滲透能發電廠今年8月在福岡啟用,其發電量可供200戶一般家庭使用。取自Engineering & Science臉書

以福岡滲透能發電廠的案例來看,因為利用附近海水淡水廠的廢滷水,濃度很高,能加快滲透作用速度,而且該廠並不使用淡化後的寶貴淡水,而是使用汙水處理廠的處理水。營運該項目的福岡地區水力公司期盼,最終該電廠效率能大幅提高,把從海水中抽取的鹹水加入淡化廠的滷水中生產更多電力。

但滲透能發電的潛力不只如此。法國能源供應商Sweetch Energy目前正在法國南部隆河(Rhône River)匯入地中海的三角洲建設一座滲透能發電廠。當地溫暖陽光的氣候導致海水蒸發率更高,也使地中海的海水特別鹹。倘若目前正在建設的試驗工廠如期運作,並證明技術可行,該公司計劃在未來十年內興建更大設施。

Sweetch Energy創辦人赫茲(Nicolas Hauze)估計,該廠發電容量可達500MW,足以供應法國第二大城市馬賽和周邊190萬居民使用。其技術依賴的是另一種形式的滲透,主要使用帶電粒子能通過的薄膜,而帶電粒子移動時會產生電位差,如同電池運作原理一樣,透過此流程產生的電荷,隨後被直接用來產生電流。

該公司希望,能把衡量項目生命週期內資本和營運費用的指標平準化能源成本(levelized cost)降低到每MWh 100美元以下,如此將更具經濟效益。

不只是天災!印尼消失「一個紐澤西州」大森林,專家揭亞洲洪災致命真相

全球各國爭相開發再生能源,就是希望在全球暖化衝擊愈來愈大的現在,找到淨零排碳解方。尤其是時序進入12月,亞洲多國卻罕見遭遇破紀錄降雨,已造成超過1400人喪生,足見減少化石燃料碳排的必要性。

歷經連日山洪暴發、土石流,印尼、斯里蘭卡、泰國分別已有753、410、181人死亡。「原因是季風降雨和熱帶氣旋活動的結合,」世界氣象組織(WMO)發言人納麗絲(Clare Nullis)表示,洪水始終是亞洲氣候危害名單上的首位,但像這次在如此接近赤道的地區出現帶來豪雨和廣泛洪水的熱帶氣旋森雅(Senyar),則相當罕見。也因為這些地區社區缺乏對抗豪雨和熱帶氣旋的經驗,才使災情大幅加劇。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC)警告,自20世紀以來,在全亞洲觀測到的顯著暖化,增加南亞、東南亞和東亞季風地區發生洪水的可能性。這是因為氣溫每上升1°C,大氣就能容納多7%的水氣,會導致更強烈的降雨。

去年,大氣中的二氧化碳濃度出現史上最大增幅,聯合國更警告這是為地球氣候「渦輪增壓」(turbo-charge),引發更多極端天氣。亞洲正首當其衝承受這些變化的衝擊,暖化速度幾乎是全球平均水準的兩倍。

除了全球暖化,人類活動也加劇洪水影響。如近日在印尼北蘇門答臘省,傳出洪水和土石流沖走大批木材,引發各界擔憂當地非法伐木猖獗。根據環團全球森林觀察(Global Forest Watch)數據,此次遭受洪水侵襲的印尼亞齊省、北蘇門答臘省、西蘇門答臘省已失去1萬9600平方公里森林,面積比美國紐澤西州更大。

圖/印尼在此次的洪水災害中,失去了1萬9600平方公里的森林,比美國紐澤西州更大。X by @IndoPopBase

「這不只是一場自然災害,更是人為危機。」在地環團印尼環境論壇(Indonesian Environmental Forum)執行總監波巴(Rianda Purba)強調,森林砍伐和不受控制的開發削弱在地韌性。如果不進行緊急修復,並執行更嚴格的保護,這些洪水將成為新常態。

不想輸中國電動車?聯合國秘書長向西方獻策:快押注這張王牌

面對極端氣候成為新日常,甫結束的聯合國第30屆氣候峰會(COP30)結果也令人失望,但聯合國秘書長古特雷斯(Antonio Guterres)日前接受專訪表示,對COP30喜憂參半,原因是它儘管缺乏振奮人心的結果,卻也證實在美國缺席、地緣政治緊張的局勢下,多邊主義依然奏效。

各界原以為美國退出COP30後產生的權力真空,可由中國順勢填補,但中國並未在COP30積極發揮大國影響力。對此,古特雷斯表示,中國目前主導全球再生能源、電動車市場,但今年氣候目標較為保守,承諾在未明確具體數值的峰值基礎上,僅減少最多10%的溫室氣體排放,但他相信,這個全球最大的溫室氣體排放國會超越其既定目標。

「從全球角度來看,中國加速減排至關重要,因為其排放量占全球總排放量的30%,」他強調。他也呼籲已開發國家加強對太陽能、風電以外的下一代清潔能源投資,尤其是綠氫,「如果西方國家想在下一場市場爭奪戰中取得優勢,現在就應該下注。」

圖/聯合國秘書長強調,若西方國家想要取得先機,綠氫是不可忽視的領域。X by @antonioguterres

川普喊「綠色騙局」砍補助!美國玉米農無懼逆風,自力救濟拚轉型

數十年來,玉米一直主宰美國農業,全國種植面積相當一整個蒙大拿州大小,而且用途無所不包,從牲畜飼料、加工食品,到混合在全美大部份汽油中的乙醇,都需要玉米。但愈來愈多研究顯示,美國對玉米的依賴代價高昂,種植玉米所使用的肥料是全球暖化推手,而且還汙染在地水源。

目前川普政府不僅取消拜登時期對氣候友善耕作方式的激勵措施,現任農業部長羅林斯(Brooke Rollins)更斥責氣候友善耕作根本就是「綠色新騙局」。儘管如此,美國仍有些農民逆風而行。

在中西部的愛荷華州北部,有農民開始改種不需要氮肥的植物,包括堅果、有機穀物、灌木等,並透過輪作和種植覆蓋作物肥沃土壤,甚至還把田地中生產力較低部份轉變為草原帶(prairie strips),也就是可以儲存碳且不需要肥料的地帶。

他們原本指望從已經取消的「氣候智慧」(Climate Smart)補助計畫中每年獲得2萬美元補助,但這筆錢在川普上任後從未入帳。

圖/川普政府取消「氣候智慧」的農業相關補助,使美國的農業與永續之間的平衡愈加無法預測。示意圖。unsplash by taylorsiebert

《衛報》指出,即便關於玉米氣候成本的研究愈來愈多,相關產業團體也在推動立法,為用玉米製成的永續航空燃料鋪路。但研究人員警告,生產足夠的永續航空燃料可能會導致另外1.14億英畝土地轉為種植玉米,比目前美國所有用途的玉米種植面積還多出20%。

在政策轉向與氣候變遷的雙重夾擊下,美國農業正站在轉型的十字路口。若無法在經濟產值與環境永續間取得平衡,這場依賴單一作物的豪賭,最終恐怕將由全球生態付出代價。

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