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。
擁有頂級可再生資源的智利，甚麼是它的下一步？圖片來源：https://pixabay.com/
上一講，我們從地理與歷史的角度上，認識了智利擁有絕佳的可再生能源。「北有驕陽，南有強風」，北部阿塔卡馬沙漠的太陽能，與南部巴塔哥尼亞的風能，都稱得上世界頂極豐富的天然資源。
下圖南美洲的可再生資源分佈圖，顏色越接近咖啡色代表能量越強，可使用的再生能源越多。左邊是太陽能，右邊是風能，很清楚地把智利「北有驕陽，南有強風」的優點表露無遺。
（圖片來源：3TIER）
不同於石化燃料所發出來的電，太陽能與風力這些可再生能源，在發電過程中不會產生二氧化碳，稱之為無碳電力。在大減碳時代下，智利擁有了這麼豐富的可再生能源，是很多國家夢寐以求的。
那麼拿了這麼一副好牌的智利，要用甚麼策略，在這場全球的低碳競賽中，搶下一席之地？
首先，用可再生資源把電發出來，只是第一步。更關鍵是下一步，這些電力要怎麼運用呢？
打個比喻，用太陽能與風力發電，就像是農業，都是看天吃飯的。所以它們有一些雷同的特性：
第1， 電力發出來就得立即使用掉，就像蔬菜水果收成之後的保鮮期很短。蔬果採收之後，要嘛趕緊上貨車去趕市集，要嘛就是得找到方式儲存起來，例如製作成果乾、果醬或是罐頭。
電力也是一樣，發電之後要嘛即刻供給電網上用戶的需求，若是電網需求沒那麼多，剩餘的電力就得轉換能量形式儲存起來，而「氫能源」也是電力轉換的其中一種儲存形式。
第2， 就像蔬菜水果一樣，中間運輸的成本需要被考慮進去。所以水果蔬菜到消費者手中的價格，往往跟產地價格差一截。因為買賣運輸過程中包裝，保護、運送以及到期後賣不出去的風險，都會轉嫁成本到終端消費者身上。
電力也是如此，用可再生能源發電的邊際成本也許低，但是建立高壓線路長途跋涉，將電力送到都市來，成本可不低。這些輸配電成本將影響到第三點。
第3， 「穀賤傷農，穀貴傷民」。當天氣適宜，產地作物產量暴增的時候，因為保鮮期時間壓力，當運輸與消費市場來不及吸納多餘產出，往往會導致農產品價格暴跌，甚至因為採收成本比收入還差，乾脆棄置在產地。
一樣的狀況也可能發生在可再生能源的發電地點，當變動的太陽能或風能所產出的電力，一下子超過電網所需要的數量時，往往會有「棄光」與「棄風」的狀況。
下表是台灣環境資訊中心的資料，顯示在2016年時，中國可再生能源豐富的西北省分，因為變動的電力產出比需求多，而導致的「棄風」「棄光」率高達兩成到四成。
（資料來源：https://e-info.org.tw/）
若是以整個國家來看，從2018年的數據顯示，相較於中國整體（3%）與德國（0.3%），顯然智利的「棄光」率偏高（6%）。主要原因當然是因為發電位置（阿塔卡馬沙漠）與用電負荷中心距離太遠，地理位置上的不匹配，以及電網沒有做最佳配置，導致珍貴的陽光資源沒法使用。
作者整理製表。（資料來源：Sol Energy. 2020 Sep 15; 208: 1068–1077.）
所以，關於最大化使用可再生電力，智利有甚麼策略？
以下是智利大學發表論文《智利出口可再生能源的潛力》（The Chilean Potential for Exporting Renewable Energy）所提出的四種方式，根據圖表中的（a）、（b）、（c） 、（d）分別說明如下。
（圖片來源：https://www.researchgate.net/）
（a） 使用跨國互聯電網，直接從產出出口電力。
（b） 將電力轉換成「氫能源」（或者氫能源的副產品：合成燃料、化肥、其他化學產品），然後透過管道或者船運出口。
（c） 在地使用可再生能源的電力製造產品，然後將產品外銷出口。
（d） 將產業知識與研發能力，變成智慧財產出口。
因為c跟d選項比較屬於間接延伸的範圍，本文中我們討論a跟b選項。
用前面的蔬果生產來類比，a選項（用跨國電網出口電力）就像是將新鮮蔬果拉上貨車趕市集。好處是電力不用做轉換，因此效率高。但是缺點是容易受電力交易市場的波動，價格不穩定，可能導致棄風棄光率上升。
而b選項（轉換成「氫能源」出口），就像是將新鮮蔬果做成蔬果乾，雖然需要額外花成本（製作果乾要用烤箱乾燥水果，而生產氫能源則要建置基礎建設），但是好處是對市場價格的掌握度較高。
因為智利擁有的「風」「光」資源，就像是倚天劍與屠龍刀，太吸引人，上述不管a跟b選項都讓人有很大的想像空間。
我們先來談談跨國電網互聯。透過高壓線路或是電纜，電網互聯可以讓不同城市、國家之間，進行電力傳輸與控制，讓不同地區能互相截長補短。
我們先來看看其他人對智利的想像。從全球能源互聯網發展合作組織研究出版的《中南美洲能源互聯網研究與展望》中提到，南美ABC三強（阿根廷Argentina，Brazil巴西，Chile智利），剛好各有各的資源：阿根廷有巴塔哥尼亞的風能，巴西有亞馬遜的水力，智利有阿塔卡馬沙漠的陽光，互補起來，豈不是太完美了嗎？
（資料來源：《中南美洲能源互聯網研究與展望》）
更讓人想像無限的是，這三樣天然資源不只豐沛，而且在季節上竟然還能互補。南美洲在南半球，夏天跟我們相反，所以智利太陽照射的旺季是十月到隔年的三月，也就是下圖中的紅線。
而巴西的為期半年的雨季，在每年的十月到隔年四月，降雨會逐漸增加水量，等到水量充足了，就有水勢帶來發電量。因此巴西的水力發電在每年的一月到六月是高峰期，呈現為下圖中的藍線。
阿根廷的風力則呈現上下起伏，四到十月是比較高峰的時期，也就是下圖中的綠線。
（資料來源：《中南美洲能源互聯網研究與展望》）
這讓提出《中南美洲能源互聯網研究與展望》的全球能源互聯網發展合作組織（簡稱GEIDCO）相當興奮，提出了中南美洲大電網的架構：「北水南送、南風北送、西光東送，跨洲互濟」。（如下圖箭頭為架構的電力傳輸方向）
（資料來源：《中南美洲能源互聯網研究與展望》）
等等，不知道各位是不是跟我有一樣的感覺，上面這一張圖，似乎把南美洲的電力都往同一個地方送（標示藍色星星處）？
而那個地方剛好就是巴西的沿海主要城市，包括里約熱內盧與聖保羅，這些都是人口密集的都市，也是需求用電量大的地方。下圖為巴西人口分佈，粉紅色與紅色代表人口密集的都會區。
（巴西人口與城市分布，資料來源：graph.baidu.com）
為什麼中南美大電網的重心在巴西？這得讓我們來看看出報告的全球能源互聯網發展合作組織（簡稱GEIDCO）是甚麼組織。
根據百度資料，GEIDCO是由中國電力傳輸的龍頭（國家電網）在中國民政局登記的國際組織，由國家電網董事長劉振亞擔任該組織首屆主席，副主席則有三位：前美國能源部部長朱棣文、國家電網總經理舒印彪以及日本軟銀集團總裁孫正義。從成立歷史與主席名單可看出，這是個中國色彩濃厚的國際組織。
另外，巴西電力公司是GEIDCO組織的首批理事。而且中國全速發展特高壓直流輸電技術的後，巴西是最支持這項遠距輸電技術的國家之一。
智利的豐沛資源，大家都想分一杯羹。需要電力的巴西與需要拓展影響力的中國，都想要借助智利的天然資源。
雖然跨區互聯電網的好處很明顯，可彌補再生能源的不確定性，減少整體資源的投資，這是大同世界的理想。可是在南美洲，大部分國家都還在追求經濟增長，希望吸引更多外資投資之後，出口電力增加國民所得，因此都希望出口大於進口，也因此很難真正得截長補短。
再加上各國政局不穩定，監管法規不一致，都對合作造成風險，這也是南美洲跨區電網難以全面開展的因素。
因此智利並沒有特別熱衷於南美洲內的跨區電網，目前僅有一組互聯線路連接阿根廷，另外一路連接秘魯的則還在施工中（下圖藍色框）。
（圖片來源：https://www.researchgate.net/）
設身處地想想，如果你能生產當區最好的蔬菜水果，你會想要賣給鄰居（而且鄰居可能同時也想賣菜給你）？還是想要包裝成禮盒做外銷？這個簡單的道理我們懂，智利也懂。
所以在2021年11月時，當時的智利總統皮涅拉（Sebastián Piñera）在亞太經濟合作會議上提出了一個狂想，要建立一個長達兩萬公里的海底電纜，把智利沙漠的充沛電力，跨過太平洋送到亞洲來。
這真是一個瘋狂到極點的想法！人類目前已經完工的最長電纜，是從挪威到英國，也才長720公里。竟然想建一條兩萬公里的海底電纜，而且穿越世界上地震最頻繁的太平洋火環（Ring of Fire）！先不論造價要多高了，光是往後地震來時要怎麼維修都是天大的難題。但是從總統口中提出這麼瘋狂的外銷想法，由此可知智利有多麼急切的為電力找出海口。
跨區電網的方式出口電力談完利弊，智利決定要大力的發展選項b，將能源轉換形式，把電力轉換為「氫能源」出口。
既然現採的蔬果吃不完，那就做成另外一種形式：蔬果乾吧！就像乾燥香菇一樣，先曬乾了好保存，等到要吃的時候再加熱水泡開。
氫能源也一樣。當陽光普照而發電充足的時候，就用多餘電力把水電解產生「氫氣」，然後可以把氫氣出口外銷，等到要用能源的時候，再把氫氣轉化成電力來使用。也就是「電力→氫氣→電力」的過程。
智利公佈了國家綠色氫戰略，這是目前世界上最野心勃勃的電解槽裝機計畫，預計到2030年要裝機容量到達25GW，比歐洲的國家們（法國、德國、英國、西班牙）都高出數倍。
（2030 年智利的電解槽裝機目標，資料來源：https://www.renewable-ei.org/）
根據智利的國家氫能源戰略，智利要做世界上最便宜的氫能源供給者，到2040年時，要成為世界前三大的氫氣出口國。
現在的綠色氫（下一講會介紹）的生產成本大概在每公斤五美元左右（USD$5/Kg）。智利規劃到2030年，阿塔卡馬沙漠太陽能約可達到USD$1.4/Kg氫氣生產成本，而巴塔哥尼亞風能約可達到USD$1.3/Kg的氫氣成本。這個數字比中東，澳洲，中國都還更低。
（資料來源：智利能源局-國家綠氫策略）
而製造氫之後要賣給誰？智利的目標客群是美國跟日韓。
估計生產到儲存到運送的費用，智利希望能控制在USD$2.5以下。如果這能成真，將會使得氫能源比石油更便宜，這將會非常有市場競爭力。
因為根據美國能源署（DoE）的計算，一公斤的氫氣的能量約等於一加侖汽油的能量，而現在美國的汽油售價大約是一加侖USD$4.72左右。
（資料來源：智利能源局-國家綠氫策略）
各國氫經濟競賽已經進行中，智利只是其中一個選手。有天然可再生能源對於生產氫氣很重要，從下圖可以看到國際能源署（IEA），根據各地區的再生資源估算的綠色氫氣生產成本；越是深紅色表示可再生能源豐富，生產綠氫的成本越低。可以看到智利，非洲的納米比亞，埃及，中東與印度，甚至西藏都因蘊藏豐富的太陽能與風力而潛力無窮。
（世界綠氫生產成本地圖，資料來源：IEA）
很多人相信「氫能源」是未來的燃料，歐美日中各國都為「氫能源」制定了戰略路線，希望在這場競爭中搶得先機。但是也有不少人不相信，當中就包含了特斯拉創辦人馬斯克（Elon Musk）。馬斯克說「氫能源」是他能想到最愚蠢的儲能方式。
為什麼支持與反對之間有這麼大的歧見？「氫能源」的優點與缺點，下一講我們來說說。
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