石油世紀結束了 2006-08

作者：何珮琪 │Intelligent Times

出版日期：2006-08-22

石油將在四十年內耗盡，事實上石油危機發生的速度將提早，估計在2007年就會開採過半。現在，研究可替代的再生能源已經是全球最重要、最一致的目標。學者鄭重地宣告，石油世紀已經結束了（The Oil Age is over）。當然也有另一派的樂觀看法，認為會有新的油田發現，會有更新石油飆漲和日漸稀少的確是不爭的事實。

國際股市近年波動劇烈，原因幾乎都集中在中東問題。產油國伊朗石油禁運、油價立刻上漲。石油已經是今日的經濟脈動中流動的血液，全球每天需要八千桶原油，目前的產量只有8200桶／日，而原油價格卻已經從十年前的三十五元美元／桶上漲到今日的75甚至上看80美元／桶，漲幅高達80%。

加上地球暖化嚴重，2005年二月十六日生效的「京都議定書」中就規定與會牽署的128個工業國家，在2012年時要降低溫室效應氣體如二氧化碳、一氧化碳等的總排放量。這些都是石化工業的產物。2006年一月，美國總統布希也在「國情咨文」（State of the Union）中呼籲採用可再生能源，減輕對石油的依賴。

原油供需影響原油價格，原油價格影響市民油價。《經濟學人》報導，美國油價可說最為便宜，因為課稅輕微，每加侖（一加侖約3.785公升）約只有2.85美元，但是在英國卻要花費7美元。在英國，加滿一車油約需付67%的稅，在美國，則只有18%的稅。美國是今日石油消耗最大的國家，每天要消耗掉全球原油日供應量的四分之一。因此美國對原油的波動最為敏感，在遙遠的城市距離之間，不靠車輛實在寸步難行。美國墨西哥油井還未從去年颶風摧殘中完全復原，石油儲備量又已經不足，種種因素雪上加霜。加上當中國、印度等新市場快速興起、壯大之後，又將加速能源的消耗。

在進入二十世紀中之後，石油危機說一直沒有斷過。1956年在皇家殼牌石油（Royal Dutch Shell Oil）休士頓研究中心工作的美國地球科學家哈伯特（Dr. Marion King Hubbert）發表了一篇研究報告，指出美國國內的石油產量將在1970年代初就達到頂峰，之後便持續下滑。當時所有的能源專家皆嗤之以鼻，孰料哈伯特的觀察在1971年如實印證。自此，石油危機的恐懼便一直籠罩世界強權，出於對石油的渴求，強權也藉著各種名目，醞釀並發動了無數的戰爭。石油危機的觀點稱為哈伯特頂峰（Hubert's Peak）或稱為Peak Oil，也就是說全球石油蘊藏量將在21世紀達到巔峰，之後便持續下降，並且永遠不會再回升。需要百萬年形成的石油蘊藏量，在人類歷史百年間就耗盡，或許這就是人類自作孽造成末日的先兆。

2004年殼牌石油公司又發表一份報告，揭示全球石油儲存量只有預期的五分之一，又再次敲響了石油世紀的警鐘。

已經有許多學者著書提醒石油危機，前普林斯頓大學教授帝菲耶斯（Kenneth. S. Deffeyes），也是哈伯特之前研究所的同事，和加州理工學院教授高德斯坦（David Goldstein）分別出書證實哈伯特的看法。（帝菲耶斯："Beyond Oil: The View From Hubbert's Peak, 2005，高德斯坦："Out of Gas: The End of Age of Oil"。）學者發現，若是以哈伯特的分析方式來看全球石油藏量，則現在已經是產出頂點的前夕。之後將會以每年5%到10%的降幅下滑。目前全球的石油蘊藏量約有兩兆桶，若是按目前的速度使用下去，將在四十年內告罄。

物理學家汲汲於搜尋全球的新油田，卻一無所獲。最新的發現是四十五年前沙烏地阿拉伯的嘉瓦爾（Ghawar）油田。但是高德斯坦說，即使再發現一個嘉瓦爾油田，也只不過將哈伯特頂點的時間推遲個一兩年。

事實上，不用等到四十年，根據哈伯特的鐘型理論（bell curve），石油開採的速度向上遽增，用量也激增，但是只要過了頂點，也就是當石油開採過半，剩下的油產出消耗速度就會高於開採速度。因為石油的黏滯性，讓它不能像水一樣開採到最後一滴，事實上能在符合經濟利益的前提下抽取的石油，只不過是油田總儲存量的30%至45%而已，之後油田的開採成本就會大於利潤。因此，哈伯特可以大膽假設，一個地區石油產量與年齡變化的規律，也同樣是鐘形曲線，也就是初期產量可以快速增長，到成熟期達到巔峰，之後便是產量快速遞減的衰退期（參見表一）。

高德斯坦甚至更具體指出，這哈伯特頂點就是2007年。因此，石油不只是短缺而已，事實上危機已經發生，高昂的油價已經是一個重挫全球經濟的殺手，只要產量開始下滑，就會發生危機。如美國在1970年石油產量下滑5%，竟然就讓油價激增三倍。當時的油價上漲是短期的，但今日的油價高漲將會是永久的。

因此問題來了。新的替代性能源在哪裡？它們的產出技術和產量來得及在十年內就取代石油成為大量應用的主力嗎？

目前有幾種替代性能源的選擇，但還沒有一項已經成熟地足以替代石油。
首先是炙手可熱的太陽能產業。當前的台灣股王茂迪（Motech）、益通光能（E-Ton Solar），就是專研替代能源太陽能電池（solar cells），其他如「三晶」的太陽能概念股，也搭順風車水漲船高。投資人在還不清楚太陽能的應用及能力程度的情況下，就出現一窩瘋熱潮。分析師已經頻頻警告，不要再重蹈2000年達康（dot com）股泡沫化的覆輒。

比較看好的是靠植物提煉的酒精汽油，像是從玉米、小麥、黃豆、甘蔗等來生成的一種叫做「乙醇」（Ethanol）的酒精。這是從農作物中提煉酒精，經過發酵、蒸餾之後純化而成。但是它也必須混用一定程度的石油。這想法相當合理，農作物可以不斷生長，因此也不虞匱乏。美國聯邦準備理事會主席葛林斯潘（Greenspan）便在參議院表示，他認為石油短缺的解決方案就是立即尋找替代能源，而可能的三種方案就是乙醇汽油、煤、或是核能。

但是，《經濟學人》也指出，乙醇汽油有幾項缺點，它不能經由油管運輸，因為酒精和油在運輸的過程中會分離。所以又必須投資新的運輸設備來運送，並且在加油站附近設點來混合。更何況，乙醇汽油也在短缺中，價格也不見得便宜。況且為了保護美國中西部的玉米農，又會對比較便宜的巴西Ethanol課稅。

一位國內國產車高階主管表示，台灣目前並沒有國產車廠投入乙醇汽油車或油電混合車的研發，其實也跟消費者的使用習慣和市場有關。一來就算是推出酒精車，台灣的加油站也沒有辦法提供酒精汽油，要引進並且達到市場規模本身就有困難。目前也只有巴西和美國在政府推動的情況下可以做全國性的發展。部分車廠本身雖投入電動車的研究，目前也僅止於實驗室階段，在蓄電力和如何充電仍是個問題。至於所謂環保車的油電混合車（hybrid）和柴油車，都還是需要應用到原油，只是盡量減緩能源耗盡的時間。


替代能源比一比

1. Ethanol 乙醇汽油
美國和歐洲、巴西、中國近年都積極研發的就是乙醇。為何提到巴西呢? 事實上巴西從1980年代以來就積極發展乙醇動力工業，現在已經是全球最大的乙醇能源生產和消費國。巴西的乙醇汽油主要的原料是蔗糖。每加侖的乙醇生產成本大約只有一美元。
今日在巴西的汽油每加侖都含有25%的酒精，酒精車是一個發展方向。在美國也有這樣的酒精車，稱為gashol，但是現在並不普及也不方便，主要是加油站還沒有供應乙醇汽油。美國的乙醇汽油大多取自玉米，但是玉米乙醇的問題 是動力較低，耗油量大，並不能完全取代汽油，也會對汽車的發電機造成影響。只有在美國中西部流行。但是隨著油價的高漲，聯邦政府的鼓勵，相信乙醇車會越來越普及，技術問題也可以獲得克服。
乙醇汽油本身又分為E10或E85，也就是混用10%的汽油，或15%汽油和85%的乙醇比例。可以減少一氧化碳含量，降低空污。明尼蘇達州已經要求所有汽油必須混入20%的乙醇酒精。缺點是這類生物油的耗油量其實比汽油車的耗油量大。並且就算是全美的玉米都拿來製作汽油，還是會比現今需求的油量還短少一成。
現在已經有二十多種乙醇車的車款，像是福特天王星、Explorer都已經上路，大部分美國中西部的加油站也已經銷售乙醇汽油，因為中西部正是玉米的盛產地。在美國市場，可併用乙醇汽油和傳統汽油的汽車已經售出500萬輛。但是根據綠色科技市場調查公司Clean Edge表示，全美能提供乙醇汽油的加油站只有大約600家。


2.生物柴油 Biodiesel
生物柴油是一種乾淨的燃油，比柴油更為環保。雖然還在研發階段，但是生物燃油仍有其相當大的優勢，除了可永久供應之外，它也大大降低燃燒汽油會產生的一氧化碳，對於地球因一氧化碳造成的溫室效應也有相當的緩解效果。大部分的商業用生物柴油是由黃豆油提煉的。

好消息是，比酒精汽油更好的是生物柴油適用於任何柴油車引擎，問題只是找不找得到供應的加油站。更好的消息是生物柴油甚至還可以DIY——從餐廳的廢油（植物油）中就可以提煉了。當然，你不可能找到夠多的餐廳廢油來提煉出足供交通運輸的量。3. 太陽能電池 Solar Cell太陽能是什麼？為何有這麼大的魅力，連Google創辦人都入股矽谷一家新創太陽能公司Nanosolar。全球太陽能產業正在發燒，許多創投都已經把資金由半導體轉移到這塊處女地，據綠色科技市場調查公司Clean Edge統計，2005美國創投已經投入1.56億美元在太陽能產業。Clean Edge統計，2005年全球太陽能產業總額為112億美元，預估2015年可達510億美元。

3. 太陽能電池
太陽能電池是由一片矽晶片和發電模組所構成，太陽能板就是由多片的方形晶片排列組合而成。因為技術已經很成熟，目前在日本、西歐和美國也受到政府的支持，普遍被應用。德國就是推動太陽能電力最不遺餘力的國家。2001年，德國國會甚至立法通過以高於電能四倍的費用向民眾收購多餘的太陽能，並且保證收購二十年。因此根據德國太陽能產業公會指出，在2004年，德國的太陽能發電量已經達到300兆瓦（megawatt），超越日本的280兆瓦，成為世界第一。美國則名列第三。

在應用上，要能夠提供一般家庭使用的電力，光是一個熱水器就需要一大片的太陽能板，並不是一般家庭能夠負擔。唯有在這樣大力的補助之下，才能讓每個家庭有動機裝設太陽能發電系統，並且負擔得起。太陽能發電的電價，也比石油或核能發電來的高。
這個問題的主要原因就是太陽能的主要原料矽晶價格高昂。目前全球矽材（silicon raw material）主要供應商有三家，日本的Tokuyama、美國Hemlock和德國的Wacker，使用的wafer（矽晶圓）主要來自德國Deutsche和挪威的ScanWafer，因此太陽能產業也以掌握原料的這幾個先進國為首。

目前太陽能產業所需的矽晶量，已經是半導體產業的一半。矽晶產量有限，價格也逐年攀升，還要跟半導體產業相爭晶圓。上游原料吃緊，下游卻有許多業者加入太陽能市場的戰局，因此矽材供不應求，大大影響產能。

目前太陽能電池除了提供室內部分電力使用之外，幾乎無法做更大的動能提供，原因是太陽能的光能只有部分能夠轉換為電能。我們看到有趣的太陽能汽車競賽，就會發現，鋪滿了整車的太陽能晶片，只能讓車子以龜速行動，可知太陽能電池的動能有限。
太陽能電池主要分為單晶矽（a-Silicon）與多晶矽（Poly-Silicon）兩種，早期是單晶矽，而現今則以製程簡單、轉換率高、成本較低的多晶矽電池為主。太陽能電池的發電效率主要取決於光電轉換率，單晶電池可以達到15.5-16%，而多晶電池只能達到14.5-15%，以太陽能技術先進的益通而言，約可達到15%的光電轉換率。

國內益通光能表示，目前一般太陽能電池分為四吋和5吋的矽晶片兩種，一片的價格約七到八美元，目前價格已經到了一個平衡點，短期內不會有太大的降幅。益通的市場主要也以外銷歐洲和日本為主。

目前國內已經有業者投入自製太陽光電能矽單晶的長矽棒，技術也不輸國際大廠，因此在可見的未來，相信矽材供應問題就能夠獲得緩解。此外，矽晶技術也可能會被取代，如前面提到的那家Nanosolar公司，就是研究以薄膜太陽能顆粒技術來提升發電效率，目前都已經進入量產階段。

儘管有這麼多樂觀的看法，但是太陽能光電事實上還是在起步階段。太陽能產業包含上游的矽晶棒、wafer（晶圓）、太陽能電池，中游的光電模組和下游的系統安裝等，也是一個商機龐大的產業。臺灣的茂迪已經進入全球十大光電製造廠商之列，而中國的尚德（Suntech）也緊追在後。中國政府事實上相當具有憂患意識，在再生能源的投入上比台灣更早更積極，這實在是令自詡先進的台灣汗顏的一件事。