賀陳冉觀點:天然氣發電和汽機車可能才是近年霾害的元兇

2018-07-27 07:10

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全國老汽機車貨車自救會於環保署前發起「老車無罪,反對強制淘汰」陳情抗議活動。(簡必丞攝)

全國老汽機車貨車自救會於環保署前發起「老車無罪,反對強制淘汰」陳情抗議活動。(簡必丞攝)

我國煤、油、天然氣等三種主要燃料在過去18年期間除油、煤略為增加,天然氣發電廠用氣量暴增4倍,汽機車用油量亦增加25%。

從汽機車在近地面排放廢氣、天然氣發電廠低空排放高濃度氮氧化物衍生為霾害前驅物、大氣邊界層高度對地面污染物累積的影響,以及台中燃煤電廠12年前即已滿載運轉等,推論出近年來日趨嚴重的霾害,極可能與我國汽機車以及天然氣發電廠有關,反而與燃煤電廠無關,若天然氣燃燒與霾害有正向關聯,應重新檢討天然氣發電廠排煙脫硝以及煙囪排放高度以利擴散。

一、前言

1940年代的加州大霧是來自於汽車排放的揮發性有機物與氮氧化物產生光化反應,1952年的倫敦大霧則是來自於燒煤取暖產生的二氧化硫,但是二十一世紀各國出現的霧霾的成因則似乎無法用單一原因來解釋,其產生機制亦無定論,但與燃燒有關則為不爭之實。為方便比對,以下各種資料除汽機車用油外均取自經濟部能源局,單位統一為公秉油當量(kloe, kiloliter of oil equivalent,其熱值為9百萬千卡/公秉)。

一、天然氣用量是各種燃料中唯一暴增的燃料

能源按最終型態分類,包括天然氣、石油產品、煤及煤產品,以及電力等四大類為主;電力之產生與空氣污染息息相關的燃料使用包括燃氣、燃油,以及燃煤等三種火力發電。

依照經濟部統計我國1999-2016年的18年各種燃料(圖1):  

在2007年之前逐年穩定增加,2008至2009年因金融風暴而減少,2010年至雖有增加但成長趨緩;發電用燃料約占總能源需求的1/3且逐年增加。

圖12015年能源會議「能源需要表」以及經濟部能源局之資料。(作者提供)
圖1,2015年能源會議「能源需要表」以及經濟部能源局之資料。(作者提供)

電力需求在過去30年快速增加,作為提供基本電力負荷為主的核能電廠未能發揮功能,所增加的需求幾乎全部由台中、麥寮、和平三大燃煤電廠提供。

圖2
圖2

台中電廠第十部燃煤發電機(最後一部) 在2006年併聯發電後,燃煤發電用煤即逐年減少,直到2015與2016林口發電廠各新增一部800MW的燃煤機組,發電用煤才略為增加。

此期間(2006-2016)電力需求所需增加之電力幾乎全部由天然氣發電機供應,天然氣之使用量以倍數增加。

圖3
圖3

二、汽機車用油量持續增加

依照交通部統計我國汽機車數量,最近五年來汽機車總數雖見減少,但汽車大增13%,雖然統計圖看不出其使用的燃料以及廢氣是否比機車多,但可以推測汽車使用之燃燒應該比機車多,也很可能是主要的污染源之一。汽機車使用之汽油與柴油量近年來持續增加,2016年已高達1,495萬公秉。

圖4
圖4

統計全國各縣市逐年汽油柴油發油量,發現全國發油量最大的台中市、新北市、桃園市、高雄市、台南市等,也都是一般認為霧霾嚴重的地區;過去五年內每年發油都超過全國平均年增加率的縣市包括澎湖、屏東、台中、新竹、嘉義、桃園、雲林,以及南投等8縣市。大量車輛的近地排放,造成地區性的累積,極可能深化霾害的形成,這應該足以說明人口集中後汽機車交通污染無可避免成為霧霾或PM 2.5主要來源,對此部分應該不存在爭議。

圖5
圖5

三、國外的研究

根據2014年刊登於《自然》雜誌(Nature)子期刊《科學報導》(Scientific Report)所刊登之文章,說明大氣中高濃度的氮氧化物與含礦物質的塵土會將二氧化硫轉化成霾害中常見的硫酸鹽。在都會區、次都會區、以及郊區現場一個月連續量測資料做為比對,證實氮氧化物以及二氧化硫會推昇PM2.5的濃度。

圖6
圖6

2015年該期刊亦登載另一篇中國大陸的文章,該文是針對190個污染嚴重的城市,以24小時連續一年的觀測結果,指出大氣邊界層(planetary boundary layer)高度與PM2.5的濃度有關;高度越高利於染物擴散PM2.5濃度下降,高度越低不利染物擴散PM2.5濃度升高。

圖7
圖7

四、研析

參考國外研究,台灣西海岸各公民營工廠與發電廠燃燒產生的氮氧化物,有可能與道路、施工、河川的揚塵,催化其他石化燃料產生的硫氧化物,推高PM2.5。

以大潭發電廠為例,該廠為全國最大之天然氣發電廠,早晨從西濱快速道路往南,目視即可看見廠房壟罩在氮氧化物氣體特有之淡棕色,足見其濃度極高。由於煙囪僅略高於廠房,不利污染擴散,高濃度氮氧化物與附近工業區為數極多的石化工廠硫的二氧化硫排放,極有可能成為霧霾形成的溫床。

以2016年為例,加油站售出之汽柴油、發電所使用的煤、油、以及天然氣,分別為1, 346萬公秉、1, 868萬公秉、221萬公秉、1, 756萬公秉,合計5,053萬公秉,換言之64%的燃燒來自於近地排放的天然氣發電以及汽機車用油,其與霾害的產生應有極大之關聯。

台中火力電廠是我國第一座建廠前必須先做環境影響評估的發電廠,也是第一座以煙囪排放造成地面汙染濃度最低的方式設計煙囪高度為250公尺的發電廠,其廢氣排放濃度除必須符合法規要求,超高煙囪已達邊界層,可進一步有效降低地面污染;由於台中火力電廠現有10組燃煤發電機早在12年之前即已滿載運轉發,霧霾之日益嚴重應該另有其他因素。

應盡速檢討之事項

一、盡速檢討是否能直接量測污染的來源、種類、濃度與影響程度。

二、若天然氣燃燒與霾害有正向關聯,應重新檢討發電廠煙囪排放高度以利擴散。

三、若實證霾害的總量受氮氧化物的助推下升高,應同步提高排煙脫硝之要求。

四、污染源的追查一直是環保最難,也是從來沒有做到的事。以上推論是從燃料使用總量變化與廢氣產生及排放特性來看,以天然氣做為發電用燃料,似乎非但不是解藥,可能反而會加重霾害的產生。

*作者遠傳電信退休,曾二度赴沙烏地阿拉伯工作8年,參與跨國軍事工程物料對美聯合採購、對美國陸軍工兵署提起仲裁。在工程顧問公司擔任專案經理參與中鋼第四階段擴建、台電台中火力發電廠、蘇澳火力發電廠、龍門核能發電廠(核四),等之環境影響評估。

 

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