低碳能源—天然氣

作者:股感知識庫   |   2020 / 02 / 14

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:股感知識庫


如果大家還記得國中的生物課內容,牛、羊這類反芻動物其實很愛放屁,但放屁不稀奇,厲害的是如果你能準確地知道牛羊們何時要放屁,並且在那「排氣口」的位置點燃打火機,其實是可以竄出一道可觀的火舌。除了驚呼Amazing外,你知道這是因為牛羊的屁當中含有甲烷等氣體嗎。而能源界中就有以甲烷為主要組成的氣態燃料,它的名字與放屁非常好聯想,叫做「天然氣」。

天然氣是什麼? 

天然氣是一種主要由甲烷組成的氣態化石燃料,主要存於油田以及天然氣田,也有少量出於煤層。當非化石的有機物質經過厭氧腐爛時,會產生富含甲烷的氣體,這種氣體就被稱作生物氣體。生物氣的來源廣泛,包括森林和草地間的沼澤、下水道中的淤泥、糞肥,由細菌的厭氧分解而產生。生物氣還包括胃腸漲氣,白話來講就是屁,是的你沒看錯是「屁」。

當甲烷(生物氣)溢散到大氣層中時,它將是一種直接促使全球暖化愈演愈烈的溫室氣體。這種飄散的甲烷,經過有效的處理,就不會被視作一種污染物,而是一種有用的再生能源,且就燃燒而言,天然氣比起石油與煤這類化石燃料產生的二氧化碳要少得多。

 相對乾淨的能源用途

 天然氣的用途廣泛,除了常見的作為家用瓦斯,向家庭提供的天然氣可用來烹飪和取暖;亦可用來製作肥料,天然氣是用來產生肥料生產的氨水的主要原料。另外,天然氣還可用於製造纖維、玻璃、鋼鐵、塑料、油漆、食品製造加工以及其它產品。

 除了上述用途以外,天然氣目前最重要的功能應該就屬發電與天然氣車輛燃料使用。

  • 發電:天然氣可以透過渦輪引擎來進行發電,能源利用的效率特別高。對自然環境而言,燃燒天然氣比起石油或煤之類的化石燃料要來得更加乾淨、產生更少的溫室氣體。在經由燃燒獲得相當熱量的情況下,燃燒天然氣產生的二氧化碳最多能比燃燒石油要少30%,比煤要少45%。
  • 天然氣車輛:壓縮天然氣及液化天然氣被用作其它汽車燃料的能源替代物。天然氣作為車輛燃料使用的能量效率,比起柴油引擎雖然相對較低,但是在污染部分卻是優化許多:粒狀污染物(Particulate matter, PM)的部分是完全不存在的,且在氮氧化物的排放上,亦遠較柴油車為低。

 天然氣車輛盛行的原因為天然氣產量與儲存量豐富、價格便宜。且自2010年代以來,環保意識日漸抬頭,歐美日各國競相開發天然氣車輛。在美國更因原油年需求量中有50%來自國外,且交通運輸所需能源中之96%皆須仰賴原油,因此在經濟因素的考量下,美國便積極利用其國內豐富的天然氣及既有管路資源,推行天然氣車輛。 

天然氣的全球藏量與供應

目前全球蘊含天然氣最豐富的國家是俄羅斯,根據美國能源署截至2018年底的數據顯示,俄羅斯蘊含有1688兆立方英呎的天然氣藏量。其次國家包括伊朗、卡達、土庫曼、美國。

在產量方面,根據美國能源署的數據,2018年美國的天然氣產出為27兆立方英呎,是目前全球最大的天然氣產出國,其次是俄羅斯、伊朗、加拿大、卡達等國家。而為什麼蘊藏天然氣最豐富的國家是俄羅斯,產出最多的反倒是美國呢?其中關鍵在於頁岩氣(註一)。頁岩氣與頁岩油通常存於同樣的頁岩層當中,在2010年前全球最大的天然氣產出國的確是俄羅斯,然而美國在2010年後因開採頁岩油的技術出現重大突破,頁岩油與頁岩氣產量的大幅增加,雙雙提高了美國石油與天然氣的產出數量。

美國能源署的報告並預估,頁岩氣在未來只會持續增加產量,並佔美國天然氣組成的主要來源,預計到2050年時天然氣的總產量將超過40兆立方英呎。

也因為頁岩氣大量增加了美國天然氣的產出,美國能源署預估未來美國天然氣的出口量亦將有驚人的增幅。2018年美國天然氣的出口量約為3.1兆立方英呎,排名全球第四,次於俄羅斯、卡達與挪威。根據預估,美國天然氣將在2030年增加到8兆立方英呎的出口量,屆時將超越俄羅斯成為全球最大的天然氣出口國。

未來能源的主流可能

我們知道,目前的主要能源來源仍舊是石油,而天然氣在未來有辦法取代石油的地位嗎?來看一下下面這張圖,根據美國能源署的預估,美國市場對於石油與天然氣的需求約莫在2040年以後就幾乎趨於一致了,也就是說在能源需求大國美國的市場中,未來天然氣至少也會與石油在能源界中達到同等重要的地位。

我們再往下看另一張圖,上一張講的是消費、需求,這張講的則是產出。可以看到天然氣的產出在2017年後將會持續的成長,且增速穩定上升,從現在到2050年,美國都是能源來源當中產量最大、增速最快的國家。反觀其他能源的成長大概只是持平,石油在未來甚至出現小幅的下滑。

如果把這兩張圖放在一起比較,可以發現美國天然氣的需求在未來將成長至與石油相當,而天然氣的產出在未來將大大超越石油,那麼多出來的部分呢?扣掉美國的內需使用,多出來的天然氣產量自然是將出口至世界其他國家,這也是為何上文會提到美國將在未來超越俄羅斯成為全球最大的天然氣出口國。人類對於天然氣的開採與需求都正逐漸增加,或許下一個接替石油能源地位的明日之星,就是天然氣!

(資料來源:美國能源署、維基百科、雪球投資平台、想想論壇)

註一:地球上的河流夾帶沉積物流入大海,一層層地堆積在海床上,海床受到重力或地球板塊運動的擠壓,在高溫高壓下被壓成了岩石,稱之為沉積岩。而其中一層層的節理分明、像一張張書頁的,就是所謂的頁岩。頁岩層既然是古代沉積物堆疊成的,裡頭自然也有很多古代生物的化石,其中的有機物受到高溫高壓分解,就可能產生天然氣或是石油,蘊藏於頁岩層的裂縫與孔隙之中,而這些蘊含在頁岩層裡的天然氣與石油,就稱為頁岩氣與頁岩油。

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