福島核災陰影仍在...核能是告別火力發電的選項嗎？

火力發電有哪幾種方式？內部結構大公開！

火力發電是利用燃燒化石燃料所產生的熱，將鍋爐內的水加熱，使其成為高溫、高壓的水蒸氣，然後再以水蒸氣來推動汽輪機發電（圖表26-1）。根據燃料的種類，有燃煤發電、燃氣發電、燃油發電等各種發電方法。

太陽能、風力等發電量變動較大，當這些發電方式的使用量增加時，火力發電在電力供需平衡中更是扮演著重要的角色。

該維持供電需求或減碳？火力發電陷兩難

火力發電目前正陷入進退兩難的窘境。它會大量排放二氧化碳，所以受到很強烈的反對，甚至出現了縮小規模及廢除的聲音。日本於是計畫廢除二氧化碳排放量較高的燃煤發電，但留下了某些像是二氧化碳排放量較少的超超臨界燃煤發電（USC）和整合型氣化複循環發電（IGCC）等燃煤發電。

不過，上述兩種發電所排放的二氧化碳比起燃氣發電所排放的還是要多很多，所以這樣的做法難以完全獲得國際的理解。

另一方面，目前大家對燃氣發電的反對聲音並不多，甚至希望它能取代燃煤發電。但有一點還是要特別注意，雖然比起煤及石油，燃氣發電的二氧化碳排放量較少，但還是會排放出大量二氧化碳。

火力發電怎麼脫碳？氫能、生質能是解答！

除了廢除的選項之外，還有其他方法可以實現火力發電脫碳。其中有3個趨勢值得我們注意（圖表26-4）。

第一項是氫氣和氮氣的混燒與專燒發電。氫氣和氮氣是相當好的脫碳燃料（請見Chapter 5）。雖然一開始是將氫氣、氮氣加入化石燃料裡混合燃燒用於發電，但在未來，專燒發電有望實現並且普及。日本最大的火力發電業者JERA，規畫在2030年之前加入氮氣混燒，並在2030年代正式運用氫氣混燒發電。

第二項是生物質能轉換。進行生質能發電的德拉克斯電力公司（英國）以及易雷克斯公司（日本）等，正努力將燃煤發電廠轉變成幾乎不排放二氧化碳的生質能發電廠。

第三項是隨附CCS技術火力發電。藉由CCS技術，捕捉火力發電廠產生的二氧化碳並將其封存於地下，防止其排放到大氣中。CCS在Chapter 7會有進一步的說明。

核電的優勢是什麼？靠核電脫碳可行嗎？

核能發電是使用鈾等放射性物質進行核分裂並釋放出熱能，再利用此熱能將水加熱成高溫、高壓的水蒸氣推動汽輪機來發電（圖表27-1）。

核子反應爐有好幾個類型，「輕水反應爐」是現在最主要的反應爐形式。輕水指的就是一般的水，它可以做為讓高速噴出的中子減速的材料，也能做為冷卻劑，吸收儲存核分裂所產生的大量熱能，並在被加熱轉化為蒸氣後驅動汽輪機。

總體來說，核能發電能穩定提供足夠的電力，以滿足基本負載的需求。

核電的未來難以預測...安全性頻頻遭質疑

核能是一種不會排放溫室氣體的脫碳供電方法，而且具有24小時穩定供電、燃料成本較低等優點。但也不是沒有缺點，例如建設及停機退役成本相當高、必須有周密先進的安全措施、一旦發生重大事故，可能會對周遭環境造成相當大的損害。

2011年，在日本福島第一核電廠事故後，民眾對核能安全性的疑慮加劇，因此所有核電廠都暫時停止運轉。之後在2021年9月重啟了10個反應爐，但核能發電比例始終維持在3.9%（2020年）。

事實上核災發生之前的2010年，核電比例可是高達25％！基於上述原因，結構簡單、建造及運轉成本低、發生事故時風險較小的小型模組化反應爐（Small Modular Reactor）近期受到注目。

而快中子增值反應爐、高溫反應爐等新設計，預計也將成為新一代輕水爐。然而，由於對過去核能政策和營運的不信任，日本國內對核電的反對聲浪始終不斷，導致其未來發展狀況難以預測。

核廢料要放哪裡？放射性廢棄物處置問題仍未解

核能存在著處理「核廢料」的問題。使用完的核燃料具高危險性，必須安全處置。除非廢料最終處置問題獲得解決，否則是否該使用核電的疑慮將持續下去。關於這一點，日本國內尚未確定廢棄地點，現在才準備開始在北海道的兩個町村進行文獻調查（圖表27-2）。

• 本文摘自：《好懂易讀淨零轉型第一本書：一次看懂淨零、碳中和、氣候中和、碳交易、SDGs、氣候變遷及能源轉型》
• 出版社：新自然主義
• 出版日期：2024年5月