2005年9月22日 星期四

動力車輛相關能源環保政策的探討與建議
Discussion and recommendations on energy and environmental policies related to powered vehicles

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近月來國際油價仍然持續在高檔居高不下,除了衝破每桶70美元天價之外,更有證券投資分析業者大膽喊出油價將破每桶100美元的恐怖警告。在另一方面,溫室效應引發的全球氣象異變,接連重創許多國家的經濟建設與人民生命財產。而在台灣地區,動力汽機車輛的使用是石油消耗的超級大戶,同時也是溫室效應氣體排放的首要污染源之一。因此應對石油價格攀高的國際能源市場與執行溫室效應氣體排放減量,政府的環保政策與動力車輛業者的產品發展政策存在著緊密依存的互動關係。

 

兩造若有良性的互動,可以預見空氣污染減量、動力車輛的單價與利潤提升、換購市場規模擴大,以及帶動金屬塑膠等資源回收、甚至中古車外銷低度開發中國家等環保經濟事業發展;兩造如果衝突對抗,結局通常就是嚴苛的牌照總量限制或是生產組裝的特許經營,社會大眾必須犧牲行的自由便利、動力車輛產業規模縮減遲滯經濟發展,以及伴隨管制政策而來的黑市交易與貪污收賄等問題。

 

筆者在國內外汽車產業服務十餘年,冀以棉薄的知識經驗,謹藉貴刊一角為我國與動力車輛產業相關的能源與環保政策建言。

 

我國與世界各國目前面臨的最大問題,是石油存量的枯竭,而替代能源的商轉技術無法適時銜接。石油枯竭問題異常嚴重 有下列背景因素:

 

1. 石油產業在十幾年前的產能規劃,未能預測中國大陸與印度兩個超級工業體的崛起。意即需求端失衡。

2. 全球已近三年未有新油田(未達經濟規模的小油井不計)開採成功。即供給端失衡。

3. 第一大產油國沙烏地阿拉伯虛報石油存量。其油井原油的平均滲水率在25%以上,但隱匿未計。

4. 第二大產油國伊拉克在美伊戰爭中自毀油田二百餘座。

5. 因此石油存量的可用年限由原估的卅餘年大幅縮短十年以上。許多國家的能源政策應變不及;另外,替代能源的商轉以替代石化產業的時程可能出現真空。這是本次石油危機的背景。

6. 高油價是「果」,屬於次要問題。石油枯竭是「因」,屬於主要問題。

 

若說環境保護是人類永續生存的課題,則石油枯竭是有關人類生存的即時危機,在處理的急迫性應優於溫室效應氣體以及其他有害氣體減量的環保議題。將資源枯竭與溫室效應的影響層面與急切程度綜合考慮,對於動力車輛使用的能源議題設定與其處理的順序,應如下述,似乎比較妥當:

 

1. 天然氣(CNG)燃料取代汽油,其要點為:

a. 天然氣目前可開採的全球存量年限還在一百年以上。

b. 動力車輛由汽油改用天然氣,沒有技術障礙,只有每車達數萬元的改裝成本障礙。

c. 加氣站普設不易。政府應轉為考慮推動公共汽車與計程車輛全面使用天然氣燃料。

d. 天然氣燃燒產生的CO2約當汽油燃燒,對減緩溫室效應沒有助益。

e. 天然氣(CNG)與液化石油氣(LPG)完全不同。後者是石油煉製的副產品之一、比空氣重。推廣液化石油氣(LPG)作為動力車輛燃料,對減少石油能源的依賴,幾乎沒有幫助。

 

2. 柴油取代汽油:

a. 每單位體積的柴油可驅動車輛的行駛里程高出汽油約20%,間接降低我國石油消耗總量。

b. 每單位柴油價格比汽油低,構成使用者的誘因,有利政策推動。

c. 每單位柴油燃燒產生的CO2比汽油低。

d. 在石油的煉製過程中,如果增加柴油的生產比例、降低汽油的生產比例,則生產端的CO2排放總量亦降低。

e. 因此政府應積極鼓勵柴油車輛取代汽油車輛。

f. 目前最大的障礙,在於中油與台塑僅能供應含硫量50ppm的低硫柴油。而新世代配備特殊柴油專用觸媒轉化器的柴油引擎,可以通過國內外最嚴格的空污排放標準,但需使用30ppm低硫柴油或10ppm以下的低硫柴油。

g. 第二個障礙:政府為保護國內汽車組裝產業與維繫與日本關係等政治考量,對以歐盟業者為主的柴油車輛進口,採用積極不作為的方式因應。

 

3. Hybrid混合動力車輛:

a. Hybrid的關鍵技術有二:一是不同動力間的切換。Hybrid技術目前最純熟的Toyota Prius,其油電動力切換時間為500毫秒。改良自第一代Prius系統的Ford Escape,則宣稱已達400毫秒。皆已達到「成熟商品化」的嚴格消費者使用要求。但其他業者,包括我國工研院等,還在努力克服技術問題。另外 ,這類的切換系統還有重要的成本障礙。

b. 二是大家熟知的電池效率。與上項同,可說已克服技術障礙但尚未跨越成本障礙。以Prius為例,在美國售價21千美元,約合新台幣60萬元,其Hybrid系統上的鎳氫電池售價則為20萬元,佔車價比例高達30%以上。另外 Hybrid車輛使用精密的微電流充放控制系統以克服鎳氫電池約7%電池記憶衰敗效應的問題,但Hybrid車輛還缺乏在道路環境嚴酷的國家地區使用超過十年的實際使用試驗。昂貴的車用鎳氫電池是否還有更可觀的售後服務保固成本,以及處理大量鎳氫電池廢棄物是否引發二次污染等,現在還缺乏可信賴的數據資料以供評估。

c. 所以說有了良好的天然氣政策與柴油政策,正好提供了Hybrid廠商研發關鍵零組件成本合理化與產品品質風險控管的重要緩衝時間,使我國獲得綜效更大。

d. Hybrid的關鍵價值,除了低油耗與低污染外,一般的學者專家較易忽略的是其技術的擴張潛力。Hybrid可以是汽油/電混合,當然也可以應用為柴油/電混合、天然氣/電混合、氫內燃機/電混合等……

e. Hybrid車輛依目前進口關稅與貨物稅的課徵規則計算,市場售價在150萬元左右,屬於高級豪華車的售價,市場普及率低,對全國的節約能源與降低污染幫助相當有限。

f. Hybrid技術牛耳的ToyotaHonda二家國際車廠由於Hybrid研發投資成本高、但Hybrid車輛產銷規模小,事實上相當樂於出售Hybrid技術藉以分擔其內部成本。我國政府可考慮鼓勵Hybrid等極低污染車輛來台組裝生產,搭配關鍵技術移轉予工研院、極低污染車輛特別租稅優惠等配套措施,讓Hybrid車輛售價在100萬元以下,達成市場普及,並帶動國內重要產業技術升級。

 

4. 生物質燃料:

a. 利用玉米、大豆等可循環再生的植物製作提煉甲醇或生質柴油(Bio-diesel)等燃料,可以取代石化燃料。

b. 這些生物質燃料由原料生產、提煉到運送,理論上都可以為人工技術精密控制(如基因改造等),使得燃料純化程度很高,能大量降低燃燒產生的污染。

c. 但是生物質燃料在原料生產與提煉的過程要消耗大量能源。資源的浪費又是另一個環保的課題。

 

5. 深海甲烷:

a. 目前已知在多處深海海溝底部或海床,蘊藏豐富的甲烷。有能源業者籲為在五十年前石油取代鯨油之後,深海甲烷可望取代枯竭的石油,是能源產業的明日之星。

b. 動力車輛由石油燃料改用甲烷,沒有技術障礙,只有改裝的成本障礙。

c. 目前的工業技術與機具無法克服深海高壓與洋流衝擊等重要問題。尚無能源業者可提供商業開採的預估時程。

d. 建議政府可考慮與國外能源業者合作,並投資深海開採技術之基本研究,以期能掌握該能源的來源與關鍵技術。

e. 我國的左方海域為大陸棚,右方則為太平洋深海區域,應依國際公法與慣例積極主張二百浬經濟海域等海權,鞏固並持有深海資源的管轄權與使用權。我國有機會在未來由能源輸入國成為能源輸出國。

 

6. 氫燃料電池車:

a. 氫這個近乎零污染的能源,由生產、運送、儲存到零售通路,都牽涉到國家基礎建設的大規模投資。這些改變動輒需要數十年才能完成,所以延長石油與其他能源的使用年限,變得非常重要。

b. 目前生產氫的耗能約與氫所能產生的電能相當,再加上氫能源產業必需的貯存與運送成本,牽涉大量的資源浪費。因此,低耗能生產氫的技術 才是氫燃料電池車普及的關鍵。

c. 氫的貯存與運送,拜合金儲氫技術之賜,已無安全上的問題。因為合金儲氫與放氫的化學反應,都有最佳工作溫度的限制。意即合金貯氣瓶遭破壞引爆時,溫度越高,放氫越少反而無法繼續燃燒,沒有傳統高壓儲氫鋼瓶爆炸的疑慮。 另外,合金儲氫技術近年在成本售價上有大幅度的進步,看來氫的貯存與運送問題不大。

 

7. 完全電池動力車輛:

a. 如果氫燃料電池的開發技術持續領先電池的開發技術,則會降低完全電池動力車輛開發的急迫性。

b. 完全電池動力車輛的利基在於使用者端零污染,比氫燃料電池的超低污染(其放電時仍排出水與無效熱能)更佳。另外,純電力能源產業會淘汰加油站與加氣站等設施機構。理論上,對於城市景觀與公共安全等有正面影響。

c. 完全電池動力車輛會大幅減少簡化車輛的傳動、懸吊與轉向機件, 造成車輛產業的體質革命。

d. 因其關鍵技術障礙尚未突破,目前僅適合作為學術研究議題,在公共議題討論稍嫌太早。

 

以上,祈讀者可一窺與動力車輛相關的能源、環保與科技環境的現在與未來。 若能向立法或行政有關單位傳達正確完整的訊息,以利優質政策的擬定實施,則實為動力車輛產業之福。

 

《本文刊登於車輛工業月刊144期》

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