2013年11月國際能源總署(IEA)發布《世界能源展望2013》,報告預測2035年再生能源全球能源供應暫比將達到31%,較2011年約20%大幅增加。如果真能依照IEA所預測的能源發展路徑前進,那可說是能源史上最快速的一次能源轉換(EnergyTransition)。
能源轉換是指某地區、國家甚至是全球,其主要能量供應來源的改變,如從主要使用石油改變為再生能源。完成能源轉換,代表著整體能源結構,朝向效率更高(或更永續)的方向改變,具有指標性意義。
回顧過去能源史發現,任何新能源都需要50-60年才能逐漸成為市場主流,而目前我們已經(或正在)經歷煤、石油、天然氣與再生能源等不同階段之能源轉換。而在煤礦之前,全球主要能源為木材、木炭與農作物殘渣(主要是穀物梗,如燃燒稻草梗),即便是在快速工業化的19世紀,木材仍為主要能源供應者,這跟大家原本的想像不盡相同。
如果以全球能源供應率5%當作能源轉換開始的基礎,60年當做轉換期限,可以發現能源轉換速度越來越慢。以煤礦來說,1840年全球能源供應率超過5%,1900年上升到50%;石油於1915年超過5%,1964年才首度超越煤,成為全球主要能源,但直到1975年,供應率才到達40%;天然氣則是於1930年超過5%,1990年達到25%。而目前全球只有蘇聯與英國完成第3次化石燃料轉換,主要能源供應由石油轉換為天然氣。
總體來看,能源轉換曠日廢時,過去3次轉換模式相當類似,更由於能源需求上升速度增加,能源供應選擇增加(如核能),完成轉換的時間越來越長。如果以25%的全球能源供應率為里程碑的話,煤需要35年達成,石油為40年,天然氣則是55年。
此外,不同國家完成能源轉換的時間也不盡相同,如美國化石燃料(主要是煤、少量石油與極少量天然氣)能源供應率,超過木材與木炭為1885年,日本為1901年,蘇聯為1930年,中國則是1965年。
每一次能源轉換都帶來大規模的技術與基礎建設更新,需要大量投資與建設,因此新能源估計要經過2到3個世代(約50-75年)才能成為市場主流。
回到再生能源上,再生能源也面臨緩慢的轉換過程,如果扣除舊式再生能源(指水力、木材廢材)的話,2012年新式再生能源(液態生質燃料、風力、太陽能)約略達到3.4%,僅在起步階段。會特別區分新式舊式的原因是,舊式再生能源成長有限,特別是水力發電。此外,新式再生能源間歇發電的特性,更難以成為基載電力(指穩定且不間段的電力供應),增加普及的困難性。
要強調的是能源需求必須下降,不然短期內要滿足能源缺口,決策者將更傾向繼續使用、加大既有能源供應方式,不耐於等待能源轉換的到來。
短期來看,天然氣時代仍將持續,如《世界能源展望2013》指出天然氣兼具靈活性和環境效益(相對於煤炭低能效、重汙染、高碳排放特性),比其他化石燃料更有發展優勢。而要加速第4次能源轉換再生能源時代的到來,投資各項研發計畫、取消化石燃料非必要的政府補貼、確保能源價格反映其對環境與健康的影響,提高全球能源使用效率等,都有助於達成此目標。