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德瑞克說碳金融》第十七講:風力發電王國 ─ 丹麥

這一講,希望藉由丹麥的兩三事,來介紹地球上的風力分布與風機產業。同時能讓世人見證丹麥從石油轉型為綠能的過程。

德瑞克

大家好, 我是德瑞克, 我對氣候變遷議題下的碳金融有高度興趣,同時也抱著高度質疑。

(圖片來源: https://pixabay.com/)

我們在前幾講介紹清潔能源ETF(代號ICLN)的時候,曾經提及丹麥,因為它是緊接在美國之後,被清潔能源基金(ICLN)投資第二多的國家。這一期,就讓我們從低碳的角度,來說說丹麥的兩三事。

先從入門指標來看,丹麥面積42,933平方公里(不算格陵蘭自治區),比台灣大一些(36,197平方公里)。人口(580萬)則還不到台北市與新北市的總和。

丹麥國民人均所得六萬美金,是歐盟成員國,經濟高度發達。在各項統計中,常常在世界上最幸福的國家名列前茅。

而且,研究機構Ember分析顯示,丹麥在歐盟中的可再生能源發電比例最高,2020年全丹麥電力需求已經有61%可由再生能源提供,當中以風力發電最讓人注目。

丹麥被稱為風力發電王國,自從十九世紀末領先全球完成風力發電實用化,已經推廣風力發電將近100年。而且國際三大風力渦輪廠巨頭(Vestas,Siemens Gamesa,GE Wind Energy)幾乎都與丹麥拖不了關係。

我很好奇,為什麼丹麥這麼小,卻可以做的這麼好?

我認為有以下幾個關鍵因素:

第1,有老天爺賞飯吃的地理環境

世界上的風,並不是每個地區都一樣的。丹麥因為其位置而有強大的風力資源,這是老天爺賞飯吃的幸運。科普一下地球科學,為什麼會有風?其實是太陽造成的。因為陽光照射地球加熱,不同溫度的空氣流動而產生了風。

從地球大氣運動來看,赤道最熱,南北兩極最冷,所以空氣會在赤道受熱上升,往兩極移動,然後到了極地變冷下沉。而為了彌補留下的空間,來自高緯度地區的空氣會衝向赤道。

若是在不旋轉的行星上,大氣流動就會像上述這麼單純,從南北半球直直地往赤道吹。

但是,由於地球自轉所導致的科式力,地球大氣流動會分解成三個環流,而造成以緯度來區分主要的風向。

(圖片來源:https://www.surfertoday.com/)

以北半球而言,赤道附近的風最小,稱為赤道無風帶。從赤道到北緯30度左右,主要吹的是東北風,因為年年反覆穩定出現,被稱為「信風」(Trade Winds)。然後從北緯30度到60度左右,吹的是西南風,因此中緯度地區也被稱為「西風帶」(Westerlies)。

西風帶由於以下兩個原因,風力巨大又持久。首先是地球自轉造成的偏向力是隨緯度增加而增大的,這是西風帶內風強最直接的因素。其次是中緯度地區溫差大,因此大氣上下對流旺盛,引起強勁的大風。

而丹麥地處北緯55度,正好位於西風帶裡,這就是站在風口上。

另外,因為海洋沒有陸地上的地形高低干擾,所以風力會更大一些。丹麥三面環海,地處北海跟波羅的海的交會處,有著得天獨厚的風力資源。在下圖中,黃綠色代表風力較小,而橘紅色則代表風力較強。丹麥(白色標記處)屬於風力高的深紅色區塊。

(圖片來源:https://globalwindatlas.info/)

各位要知道,風力發電量跟風速的三次方成正比,因此風速只要變成兩倍,發電輸出會變成八倍,丹麥的風力讓它有了很好的起跑優勢。

第2,人民與政府的決心

其實丹麥不是天生這麼綠的。它甚至是歐盟最大產油國 (每天約十萬桶的產量),因為丹麥緊臨北海,而北海是產油的重鎮。但是為了加速碳中和,實踐能源轉型,丹麥政府宣布將在2050年之前全數停止北海所有的石油、天然氣生產與探勘行動。

丹麥是全球第一個官方宣布將停止北海探勘的產油國家。綠色和平組織因此讚許此舉為能源轉型的「歷史性分水嶺」。

我認為丹麥人很有決心,因為這是一個很難而且很貴的決定。為了實現全面停產石油的目標,丹麥在2050年後可能損失年度GDP的0.6%,也就是每年減少21億美元的收入,而且會造成數以千計的石油產業受雇者失業。

但是,我也認為這是聰明且大膽的決定。丹麥人把綠色轉型作為政策的核心,並且致力推廣海上風電項目,像是在海上建設能源島。丹麥人知道在新技術上,越早進入就越有競爭優勢,晚到往往只能吃灰。

所以這麼早就開始發展風力發電(與其它各項能源措施),這也讓丹麥得以早早擺脫減碳會拖累GDP的泥沼,而這正是新興國家在脫碳過程中必經的窘境。

舉實際數字來說,從1990年至今,丹麥碳排放減少了三成以上,同時GDP增長還能超過四成。為什麼?因為技術出口。

丹麥風能產業一年營業額可達157億歐元(約5600億元台幣),其中五成以上貢獻出口。丹麥國家電力公司沃旭,更是國際上最大的風場開發商,年營收近3000億元台幣。丹麥有眼光也有決心,難怪能成為歐洲與全球綠能的領頭羊。

第3, 鄰近國家的互聯電網支持

可再生能源最大的問題,就是不穩定,畢竟風跟太陽一樣,都有周期性跟不確定性,這對電網營運來說是最大的考驗。而丹麥受益於鄰近國家可靠的能源市場(北歐電力市場 NordPool),這是歐洲互聯程度最高的電網之一。

也就是當風來了,過剩的電力生產可以出口,而風停了,也可以向電網進口。有了可靠的電網調節,丹麥更有底氣往再生能源靠攏。

(圖片來源: https://pixabay.com/)

最後,我們提到目前國際風力渦輪的三巨頭,分別是Vestas,Siemens Gamesa跟GE Wind Energy,都有丹麥的影子。

Vestas本來就是土生土長的丹麥公司,而且在2004年合併同是丹麥的NEG Micon,當時是業界老大合併老二的大新聞。

Siemens Gamesa則是由兩家公司合資,Simens(德國公司)先併了丹麥的Bonus Energy,再與西班牙的Gamesa強強聯手。

而GE Wind Energy是美國公司,則是併了丹麥的LM Wind Power,來得到風扇葉片上的技術。
不得不承認,丹麥真的是厲害。

這一講,藉著丹麥的兩三事,我們介紹了地球風力分布與風機產業。同時也看到丹麥從石油轉型為綠能的過程。

下一講開始,我們來看看,國際上的石化巨頭們怎麼面對這波減碳巨浪。

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