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廿世紀的電力系統與數位經濟格格不入

譯者:鄭益明

根據美國華盛頓特區(Washington, DC)的看守世界研究中心(Worldwatch Institute)的最新報導,目前大型燃煤和核能電廠都無法提供嶄新的數位經濟所需要的高品質、穩定可靠的電力。因為集中式電廠和輸配電線路的脆弱性所造成的電力中斷,使美國每年付出高達八佰億美元的成本。

「我們剛進入廿一世紀,仍然使用無法提供我們的經濟所須的電力系統,」『微電力-下一代的電力世紀』(Micropower: The Next Electrical Era)的作者唐塞斯(Seth Dunn)說:「今日的經濟型態所須要的高穩定性的電力,僅能由即將上市的新一代微電力系統來提供。這些系統可由家戶和企業自行生產其所需的電力,且其污染甚低。」

包括燃料電池、微型渦輪機、和屋頂太陽能板等新微電力技術,都是目前燃煤電廠和核能電廠的百萬分之一的尺寸,而如其『大表哥』所產生的空氣污染則微乎其微。微電力數十億美元的市場潛力,已驅使投資人蜂湧購入某些相關的新公司,造成今年早期這些公司的股價高漲。

有個微電力技術集團以燃燒技術來發電。傳統上以柴油為燃料曾經大量用來做備用電力的往復式引擎,愈來愈多以天然氣為燃料且終日不停地運轉。由航太噴射引擎發展出的先進型瓦斯渦輪機的微型渦輪機,已出貨了數百套,安裝於藥局、餐廳、及其它美國國內的商業大樓,正在開始量產。可以木片和太陽熱能運轉的XX引擎(Stirling Engine? P.2),在歐洲的家庭變得愈來愈普遍。

其它的微電力系統不以燃燒來運轉。電子化學產物的燃料電池是混合氫和氧以產生電力和水。數百套燃料電池已在世界各地運轉,一、兩年內就可商業化而使用於家戶。以照射在半導體晶片上的陽光來產生電流的太陽能電池,也稱為光生伏特(photovoltaics PV),已打入像日本和德國等國家的家戶和商業建築的市場,以及發展中國家的獨立用電戶。成本最具競爭力的風力發電技術,已在農村平原和沿海地區快速地擴展。小型的地熱發電系統、小型水力發電系統、以及生質能發電系統等在快速成長的分散式電力系統中扮演著重要的角色。

這些小型的發電機較大型的發電廠有很多好處。離使用者較近的小型系統,由於可節省集中式電廠和輸配電系統的昂貴投資,使電力使用者節省數百萬美元。

微電力可降低電力中斷(outages? P.2)引起的生產力損失,家戶及企業因此可節省數百萬美元。由許多小型發電機供電的輸配電系統,比由少數大型電廠供電的輸配電系統本質上來得穩定。銀行、醫院、餐廳、以及郵局是微電力系統的領先使用者,用來降低因電力中斷時其受害的程度。以美國內布拉斯加州(Nebraska)奧馬哈市(Omaha)的奧馬哈第一國家銀行(The First National Bank of Omaha)為例,為避免他們在1997年發生的耗費昂貴的電腦當機損失,他們把處理中心和兩套燃料電池發電系統連接,而達到百分之九十九點九九九九的可靠度。

使用以天然氣為主要燃料的高效燃燒微電力系統,可以大量地降低微粒、二氧化硫、氧化氮、以及重金屬的排放。依其技術和污染物的不同,這些減量的程度由百分之五十到百分之一百。

使用風力、太陽能、和以氫為燃料的燃料電池,對發電所產生佔三分之一量的全球二氧化碳排放的減量會有所助益。在美國,廣泛的採用微電力可以減少發電廠二氧化碳排放量的一半。於發展中國家,小型發電系統相對於大型發電系統可以降低百分之四十二的二氧化碳的排放。

微電力可讓發展中國家的電源躍升到較建設燃煤電廠和核能電廠更便宜和更清潔,且可擴展其既有的輸送線路。這些國家中有很多國家,由於其輸配電系統的漏電,而損失了相當於其發電總量的百分之二十到百分之五十的電力。在仍有十八億人未能享有電力服務的農業地區,小型發電系統已經比架設輸電線路要來得經濟,而且在環境上也較繼續依賴煤油燈和柴油發電機要有益。到目前為止,已有超過五十萬戶以上的家庭使用太陽能發電系統。

撇開微電力的潛在好處,目前在大多數國家的市場規章,還是傾向於集中式的發電模式。很多電力事業把微電力系統視為足以構成其經濟上的威脅,而用徵收高額的接線費和以低價購買進入其輸配電線路的電力來抵制微電力系統的發展。這些規章和實務不加以改進的話,可能會導致一些可增加其邊際效益的大型發電廠的興建,而造成長期的經濟和環境的問題。

目前,可由全球各地爭相興建十萬百萬瓦的「商業電廠」的現象,突顯出電力市場傾向於短視解決方案的程度。這些因應電力短缺的大型燃氣電廠,其設計建造是為了在新近解除管制的電力市場上因電力的需求和價格高漲而用售電來賺錢。然而投資者卻極為憂慮其財務風險,以及因為很多此類電廠設於鄉村或未曾開發的地區,而令草根運動團體極為擔憂其造成對生態的負面影響。

發展中地區鎖定於興建過時的集中式電廠,其風險更大。發展中國家在未來的二十年內,約有一兆七千億美元計畫用於新的電力裝置容量的資本投資。唐塞斯總結說:「這些國家有極佳的機會在初期就設立規章,以建構市場來支持適合廿一世紀的電力系統,而非廿世紀的電力系統。」

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