引言
氣候變遷在近年來已成為一耳熟能詳的名詞。即便不乏對其真實性提出質疑的聲音，氣候變遷的事實已獲得科學界的共識，而此現象更進一步被歸因於人類活動所排放的溫室氣體（Oreskes, 2004; McCarthy, Canziani, Leary, Dokken, & White, 2001）。聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，簡稱IPCC）在一次報告中指出地球均溫預計在2030年至2050年間上升到相對於19世紀末更高1.5°C至2.0°C以上的程度；若真是如此，將對地球上各個氣候環境造成不同的威脅，並影響當地生態（Masson-Delmotte et al., 2018）。於是，各國於2015年簽署的巴黎協議訂下了「減少溫室氣體的排放，以將地球均溫的上升控制在1.5°C以內」的目標（”Paris Agreement,” 2015）。許多企業也紛紛響應，誓言在2050年前將溫室氣體淨排放量降為零（Oakes, 2021）。
然而，究竟什麼是溫室氣體呢？溫室氣體泛指諸多將各波長電磁波吸收，並主要以紅外線波段釋出形成熱能的氣體（Bernstein et al., 2008）。溫室氣體在大氣中會形成暖化的效果，即溫室效應。大氣中的溫室氣體包含水氣、二氧化碳、甲烷等，而其中以水蒸氣的比例最高，二氧化碳其次（Cox, 2015）。而根據 Kiehl & Trenberth （1997），以上氣體在整體大氣中對溫室效應的貢獻由高至低也是水蒸氣、二氧化碳及甲烷。2018年的資料顯示，綜觀人類活動所造教的總溫室氣體排放，貢獻最高的是能源（註：能源包含發電以及其餘非電力的使用方式，例如熱水器消耗瓦斯），其溫室氣體排放量佔了總數約¾（ClimateWatch, n.d.）。而另一份資料則顯示，截至2021年為止，石油、煤炭與天然氣三大能源在世界上的總能源消耗當中占了83.1%的比例（”BP statistical review of world energy,” 2021）。這三大能源合併起來為化石燃料能源，使用過程中往往藉由燃燒等氧化還原反應釋放化學鍵中儲存的能源以進行例用，因此容易產生二氧化碳等溫室氣體。於是，若欲達到巴黎協議訂定的「將地球均溫的上升控制在1.5°C以內」目標，最好的方法是從能源中著手，並以壓低化石燃料的使用比例為實踐方式。
若不使用化石燃料的原因是因為考慮其溫室氣體的排放，那麼取而代之的必定得是溫室氣體排放低或者是零排放的能源。在”BP statistical review of world energy” （2021）所列出的主要能源當中，化石燃料以外的能源還有水力等綠能以及核能；其中的能源消耗水力佔6.9%，其餘綠能佔5.7%，核能佔4.3%，總共也不過16.9%。以上能源因為溫室氣體排放量極少甚至零排放，因此皆屬於低碳能源（Warner & Heath, 2012）。以下將對各主要低碳能源進行介紹及評量，並延伸討論他們的展望，以及如何策略性使用這些能源以達到巴黎協議目標。
綠能
「綠色能源」和「再生能源」這兩個名詞往往是可以交互使用的。再生能源指的是對數年內可再生的資源進行利用以產生能量的能源種類。常見的再生能源有水力、風力、太陽能、地熱等。再生能源的優點是對環境幾乎不會造成任何負面影響（例如酸雨、霧霾等），而且全球各地皆可見其中幾項的分布，但是缺點是各項再生能源的分布十分不均，而且諸多如水力、風力、太陽能容易受到季節及天氣的影響，因此比起其他能源，需要更大量的能量儲藏方式，以保持供電穩定（Bull, 2021; “Annual report on market issues & performances,” 2020; Sinsel, Riemke, & Hoffmann, 2020）。
水力
水力發電藉由水在高位能處往低位能處移動而轉換成的動能帶動發電機運轉以產生電能。傳統上，水力發電廠會先將水儲存於水壩或蓄水池中，再藉由釋放的過程發電。近期則有新興的川流式發電，藉由不停流動的水源進行發電，因不須蓄水，興建發電廠所需的面積也較少。然而，蓄水式水力發電的過程本身雖然無碳排放，起初蓄水的過程中若淹沒樹林卻可能會增加碳排放，有增加溫室氣體的潛在可能，因此水力發電廠宜整合其他需要蓄水的系統進行使用（Graham-Rowe, 2005）。根據 Vimmerstedt et al. （2021），2019年水力發電的均化能源成本是65.581美元/百萬瓦．小時。
風力
除了水以外，空氣也可以用來生電。風力發電將風的動能藉由轉動風力發動機產生電能。風力發電依位置大致可分為岸上風力發電與離岸風力發電。由於海上的風較為強勁，是較為理想的風力發電位置，且對環境較無威脅，唯一缺點是在海上興建風力發動機的成本較為昂貴。岸上風力發電效能不如離岸風力發電，占地廣大且須設置在偏遠地區，且岸上風力發動機可能對鳥類造成威脅（“What are the pros and cons of onshore wind energy?” 2021）。 風力發電整體的優點是機動性高，只要在有風的地方便能獨立供電，或與其他供電方式配合補足較大電網的不足。根據 Vimmerstedt et al. （2021），2019年離岸與岸上風力發電的均化能源成本分別是87.055美元/百萬瓦．小時與30.165美元/百萬瓦．小時。
太陽能
太陽能的利用方式主要以光電系統及聚光太陽能熱發電為主。前者利用光電效應，將來自太陽的光能經由光電半導體直接轉換成電能；後者則利用大面積的面鏡陣列將光能聚焦到鹽類材料形成熔鹽，以熱能的方式進行儲藏，最後再轉換成電能（“How CSP works: Tower, trough, Fresnel or dish,” 2021）。太陽能光電產業持續成長並改良，被視為是最具潛力的太陽能產業（ThinkProgress, 2012）。根據 Vimmerstedt et al. （2021），2019年光電的均化能源成本可低至38.343美元/百萬瓦．小時，聚光太陽能的均化能源成本則是78.026美元/百萬瓦．小時。
地熱
地球自形成以來便不斷降溫，地球內部礦物質衰變的過程同時也會以輻射的方式釋放能量。這些能量形成地球內部的熱能，在地涵內藉由對流帶至地殼，而在地殼則經由加熱後的水，以液態水或水蒸氣的形式攜至地表。在地表，「乾蒸氣式」發電將地殼內汽化的水蒸氣直接導入發電機中轉換成電能；也有「閃化蒸氣式」，藉由加壓過的水以液態形式攜至地表，再減壓進行汽化以轉動發電機形成電能（“Electricity generation,” n.d.）。閃化蒸氣式發電是當今最為普遍的地熱發電類型。另外還有「雙循環」發電系統，利用另一沸點較低的液體在另一封閉循環中與地熱水進行間接的熱量交換，再以此液體帶動發電機進行發電，可以在不直接接觸地熱水的條件下進行發電。地熱的優點是不如其他再生能源般受天氣影響，但地表上適合興建地熱發電廠的位置卻相對稀少，因此運用上受一定限制。根據 Vimmerstedt et al. （2021），2019年地熱的均化能源成本為58.257美元/百萬瓦．小時。
核能
核能發電利用核反應產生的熱能將水汽化成水蒸氣以驅動發電機形成電能。核反應包含核分裂、核衰變以及核融合。現下營運的核電廠多是以核分裂的方式做為能源，利用中子撞擊鈾235進而誘發其分裂，以釋出原子量較小的元素、中子以及大量能量。根據 Vimmerstedt et al. （2021），2019年核能的均化能源成本為79.991美元/百萬瓦．小時。
圍繞核能發電的使用最大的爭議或許便是「輻射外洩」及「核廢料存放」。以輻射外洩而言，歷史上著名的兩大核電廠災害分別為1986年的車諾比核事故以及2011年的福島第一核電廠事故。在前者中，直接因事故死亡的有31人，世界衛生組織對其長期影響的死亡預估則是4000人；而後者直接因事故輻射外洩致死的有1人，世衛組織則評估事故釋放的輻射無法對胚胎造成影響（NEA, 2002; Kinkly III, 2006; BBC, 2018; World Health Organization, 2013）。其實，前者之所以相對嚴重，與設備的老舊及政府的緩慢應對有關聯；而另一邊，後者的設備不但較較完善，政府對居民的撤離也更有效率，以致可以更有效控制事故規模（NEA, 2002; Steinhauser, Brandl, & Johnson, 2014）。核事故的另一個問題反而在於事故的後續處理所需消耗的可觀經費。至於核廢料問題，若經適當儲存，則可避免對環境造成損害（“Radioactive Wastes - Myths and Realities,” n.d.）。
實際上，1986年至2013年的統計資料指出：核能的每單位能量致死率為0.07人/兆瓦．小時，只略高於各種綠色能源的0.02-0.04人/兆瓦．小時，卻遠低於煤、石油等化石燃料能源的18.43-32.72人/兆瓦．小時（Ritchie, 2020）。因此不論是綠能或核能，就環保層面而言，絕對是比化石燃料更好的選擇。
展望及策略
那麼面臨綠能與核能各自的優劣，又該如何做出適當的選擇？
長期而言，綠能當然是最理想的選擇，這又歸因於它的零污染以及永續性。然而短期內，仍面臨以綠能作為有效供電的技術性挑戰（Ralon, Taylor, Ilas, Diaz-Bone, & Kairies, 2017）。對此，麻省理工進行的研究對美國新英格蘭地區及中國京津唐地區進行模擬，發現若完全排除核能，在2050年將碳排放降得越低，所需的花費也會越高昂（Buongiorno, Parsons, Petti, & Parsons, 2019）。
模擬新英格蘭與京津唐地區2050年碳排放量、核能使用與花費關係圖。取自[29]。
由此可見，核能雖不如綠能理想，但在綠能完全取代供電的技術上可行之前，若能在核電廠及核廢料處理方式符合當代標準的條件下暫時適度以核能替代化石燃料，或許是較佳的策略。如此較低花費的能源轉型路現對於發展中國家也屬於較容易執行的策略。
台灣現況
根據經濟部資料，台灣於2021年1-10月共消耗了244,989.5百萬度的電能。其中化石燃料佔83.1%，綠能（包含水力）、核能則分別佔6.9%及9.9%（“經濟部能源局歷年發電量資料,” 2021）。綠能當中，以太陽能為大宗，佔了2.7%，其次是水力的2.3％。當前政府的「非核減煤」政策有意在2025年前達到燃煤30%、燃氣50%、綠能20%、核能0%的目標，擁核方的「以核養綠」方案則訴求2025年燃煤40%、燃氣30%、綠能10%、核能20%（李根政, 2018）。
即便根據 Buongiorno, Parsons, Petti, & Parsons （2019） 的結果，以核養綠整體而言應是一個花費較低的選擇，但成效因實際方案內容而異。有學者便對「以核養綠」方案提出質疑，認為如此的供電比例並沒有辦法真正達到減少溫室效應排放（莊秉潔 & 趙家緯, 2018）。實際上，除了核能去留與經濟支出的問題，還有許多諸如設施是否符合規範、政策問題、供電比例分配計畫等額外因素須納入考量，因此需更加謹慎面對雙方所呈現的資料。
結語
若持續姑息氣侯變遷，容許地表均溫達到2.0°C以上的成長，將對環境造成不容小覷的影響。因應這個氣候危機，全球響應巴黎協議的號召，致力於2050年前達成淨零碳排。若從能源問題著手，當前則有綠能（再生能源）以及核能的選擇。綠能包含水力、風力、太陽能、地熱等，種類繁多，但多數需要有絕佳的環境條件，因此需要良好的能量儲備基礎建設才能完全依賴；核能供電較不受環境影響且穩定，但相較於綠能需要更多的環境保護措施才能確保對環境的安全及友善。然而以上兩者不論碳排放量或對健康的影響皆遠低於化石燃料。而面對能源的選擇問題，研究顯示適度的以核養綠可有效降低能源轉型開銷，然而實際情況卻有更多因素須納入考量。對此，筆者呼籲讀者對綠能、核能皆抱持開放心態，並充實獨立思考的精神，在充分了解不同能源的利弊後對各能源方案進行全盤考量，而做最後的結論。畢竟所有人的最終目標都是一樣的：一個乾淨、永續的家園。
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