高三應用地理上課講義~能源問題

現代人的生活脫離不了便利的能源供應系統。能源有時直接作為燃料使用，如提供烹調的柴薪或天然瓦斯、用以推動運輸工具的汽油等；有時則再轉換成電力等能源來使用。隨著人口的增加與生活水準的提高，人類對能源的依賴與日俱增，目前所使用的基礎能源中， 以化石燃料最為重要，然而其儲量有限、分布不均，加上碳排放等問題日益受到重視，使得今日開發替代能源已成為刻不容緩的重要課題。

經濟發展與能源消耗

自從蒸氣機發明後，人類開始大量使用煤炭，並將之運用在輪船、火車等各式交通工具以及產業部門。進入二十世紀以後，隨著人類的科技文明進展，進一步使用石油作為主要的能源，全球的能源消費量急劇上升。近半世紀以來，由於全球經濟的成長，能源消耗成長更快，兩者呈現明顯的正相關。

全球的能源消耗

化石燃料占全球能源總消費量的85％以上，其中又以石油所占比例最高，2016年占能源總消費量的33％。尤其在交通運輸上，石油仍是最被倚重的能源；水力與其他可再生能源的比例，僅占能源總消費量的一成左右

各國的能源總消費量，受人口多寡、產業發展程度、國家政策與能源開發技術等因素影響。其能源消費結構，還與各國本身所生產的能源種類與數量有關。

若以每人平均能源消費量來看，則以富裕國家較高。2014年高收入國家的平均每人能源消費量，是全球平均值的近2.5倍。 就區域來看，2014 年北美地區的每人平均能源消費量最高，非洲、南亞及中南美洲的大多數國家，每人平均能源消費量則呈現較低的水準

目前全球能源消耗最多的前五大國家，依次是中國大陸、美國、印度、俄羅斯與日本，合占全球能源消費量一半以上。各國的能源消費量與消費結構，都存在很大的差異

 中國大陸

中國大陸的能源消費量在改革開放後急速增加， 於2010年超越美國，成為全球最大能源消耗國，2016年 已上升至全球的23％。中國大陸的化石燃料資源豐富， 因盛產煤礦，其能源消耗以煤最多，比例約62％，大致可自給自足；石油約占總能源消費的19％， 自2003年起已由石油淨輸出國轉為淨輸入國；此外，隨 著三峽大壩的逐步完工，中國大陸的水力發電量在2004 年超越了巴西，成為全球水力發電量最大的國家，目前 約占其能源總消費量的9％。

不過中國大陸的每人平均能源消費量仍低，未來隨著其生活水準持續提升，能源需求的潛力依然十分可觀，也進而牽動全球能源供應平衡，對能源 價格產生影響。

 美國

美國以不到全球5％的人口數，能源消費量占全球的17.3％。長期以來，美國民眾藉著普及的私用汽車在城市與郊區間通勤，大量消費的生活型態，導致每人平均能源消費量極高。美國擁有產量豐富的化石能源， 2016年石油產量居全球第三位，天然氣為全球第一位， 煤礦也為全球第三。在1979年的三哩島核電廠事件後， 美國提高了核電的安全規範，使能源消費結構更偏重化石燃料。目前化石燃料占美國的能源總消費量85％，除了煤礦尚能自給有餘外，天然氣與石油皆為淨輸入。

近十年來，由於開採技術的進步，使得美國的頁岩油、頁岩氣成為令人矚目的能源，也使得美國石油、天然氣的已探明儲量大增。這使得美國可望提高能源的自給率，也衝擊國際能源價格。

 印度

印度的能源需求也在近年大幅成長，2016年能源總 消費量高居全球第三，僅次於中國大陸與美國。印度的 能源消費結構中，煤礦占57％，目前尚自給有餘；石油與天然氣則部分仰賴進口。

俄羅斯的能源消費以天然氣所占比例最高，達52％。其天然氣產量僅次於美國，自給有餘，是全球最大的天然氣出口國。另外石油與煤礦也呈淨出口狀態，化石燃料的出口是俄羅斯重要的外匯來源。

日本

日本是能源消費大國中，自給率最低的國家。除少許煤礦外，幾乎沒有化石燃料的蘊藏，因此日本在化石燃料的消費比重上力求均衡。為降低對進口化石燃料的依賴，日本原為亞洲使用核能最多的國家，但在2011年東日本大地震後，因福島第一核電廠發生輻射外洩事件，一度全面關閉核能發電機組。目前日本國內對於是否重新啟用核電，仍有許多爭議。

而儘管能源消耗量常與經濟成長呈正相關，但愈來愈多的國家致力於降低能源密集度，透過調整產業結構，減少高耗能的產業，或在生產過程中提升能源使用效率等方式，使國家的能源消費量不會隨著經濟的發展而同步地大量增加。

能源貿易與國際政經關係
目前全球的能源消費量中，石油、天然氣、煤礦等化石燃料仍合占高達85％以上的比重。然而其產地卻高度集中於少數地區。能源礦物因此成為重要的國際貿易商品。與一般商品不同的是，能源的供應與價格會牽動整體的產業與經濟發展，使得能源礦物也成為重要的戰略物資。能源貿易往往與國際局勢互相影響，其中又以石油貿易最為顯著

石油的生產與國際貿易

石油是當前最重要的國際能源商品。2016年已探明儲量最多的，首推西亞波斯灣地區

南美洲的巴西與委內瑞拉、北美洲的加拿大儲量亦豐，但因油田品質不如西亞，生產成本偏高，實際產量遠不如波斯灣地區。

原油產量前十名的國家中，美國與中國大陸入不敷出，仍需進口大量石油。世界前十大石油消費國家中，僅沙烏地阿拉伯、俄羅斯與加拿大自給有餘，其餘皆為石油淨輸入國家。目前最主要的原油出口國，包括石油輸出國家組織（OPEC）的十四個成員國， 分布於西亞、北非、西非、中非與南美洲；此外還有俄羅斯、加拿大與墨西哥等。其餘世界各國，多需向這些國家進口原油或產品

二次大戰後，以歐、美資本為主的幾家大型跨國企業，聯合壟斷國際石油貿易。1960年， 以西亞產油國為主的石油輸出國家組成OPEC，藉以維護本身的利益。1973年，OPEC透過實施石油禁運、生產配額等方式，調控國際油價，重創全球經濟。1980 年代以後，俄羅斯、墨西哥等新興的石油輸出國家崛起，也成為制衡OPEC的另一勢力

能源價格與國際政經局勢

1980年代以來，儘管OPEC或大型跨國企業，不再能像過去一樣牢牢掌控國際油價，然而受到供給量、需求量以及其他外部因素的影響，油價的波動幅度反而比過去來得更大。當產油國發生軍事衝突，導致原油供應量減少時， 油價通常會上揚。例如1990年伊拉克入侵科威特的第一次波斯灣戰爭，以及2003年美國進軍伊拉克，都使得原油產量下滑，國際油價攀升。2010年起，北非至西亞數國陸續發生民主運動—阿拉伯之春，政治上的動盪阻礙了石油的生產或運輸，也對油價產生部分影響。

石油也是期貨市場的投機性商品。石油期貨的價格，會受到市場上對未來價格的預期、不同投資標的之間的競爭或排擠、以及美元匯率的變動所影響。

以近年來影響油價的因素來看：由於2004年以後的油價上揚，促使美國以較高的成本投入頁岩油的開採，以致2013年起美國的石油產量大增。另一方面，美國在2014年結束了自2009年以來的貨幣量化寬鬆政策，使得美元匯率上揚。由於國際石油市場大多以美元計價，油價也因此下跌。

油價的不穩定，促使歐美國家為鞏固石油供應狀況，長期介入西亞地區的政局，導致伊斯蘭世界與西方國家之間，在以阿問題、宗教衝突之外，又因能源爭奪而加深了彼此糾纏不清的恩怨。此外，許多石油進口國家經常尋求和產油國合作，例如：中國大陸積極向海外尋找穩定的能源供應，包含投入資金、技術在哈薩克、蘇丹等國開採石油，以及提供鉅額貸款給俄羅斯、巴西及委內瑞拉等國，以換取長期的石油供應協議，並收購跨國石油公司的股權等。然而中國大陸為了爭取能源供應而支持蘇丹、辛巴威等獨裁政權，也被詬病是為了能源而忽視環境與人權。

　　另一方面，擁有眾多能源可供輸出的國家，則將能源視為影響國際政治經濟局勢的籌碼。例如：俄羅斯以天然氣差別價格政策，作為控制國協成員的手段。

替代能源的開發

全球化石燃料終將有用盡之時，加上其國際價格的波動，以及能源政治的干擾，進口化石燃料始終帶著不確定的風險，因此許多能源進口國將替代能源的開發視為當務之急。近來在永續發展、能源安全、減少溫室效應等維護生態環境穩定的前提下，可再生能源成為替代能源開發的主要項目。然而隨著運用漸多，也衍生了一些新的問題。

核電

核能發電由於其「體小能大」，能以少量鈾礦創造出大量電能，加上排碳量低等優點，在二次大戰後初期，部分先進國家將核電列為能源的新選擇。目前核電占全球能源總消費量的5％，且集中於少數國家：美國是全球核電使用量最多的國家，法國則是核電占總能源消費量比例最高的國家

水力

水力是較早被開發的可再生能源，占能源總消費量約7％。利用水力來發電，除了考量水資源量豐沛與否、全年水量的季節分布是否均勻以外，還需尋覓適當地點，興建水壩並架設發電機組。中國大陸是目前全球水力發電量最大的國家，占全球水力發電量近三成。其次如加拿大、巴西各占大約一成左右。

然而大型水壩對壩址附近的環境生態、人文社會等造成的影響重大；再者合宜的壩址往往地勢崎嶇，增加開發成本；同時也遠離經濟繁榮、人口密集的電力消費地區，容易降低電力輸送的效率。因此各國對於水力的開發也趨向保守。

其他可再生能源

目前全球的能源消費量中，除了水力以外的其他可再生能源，大約占3％。各國情況差異甚大，部分發展程度較低的國家，直接燃燒柴薪或畜糞的比例仍高；其他許多國家則致力於發展新能源產業，其中又以風力及太陽能開發最多，另外還有生質能源、地熱、潮汐等。

 一、風力

風能技術的發展始於歐洲，逐漸擴展至美洲與亞洲。風力發電機組多設置於海邊（章首照片）、高山或高原、沙漠等風大的空曠處，目前也發展出架設於海上的離岸風力發電技術。中國大陸和美國是風能消費量最大的國家，各占全球約25％。受限於風力的強弱，溫帶國家的風能開發較熱帶國家有利。此外，季風地區的風向與風力隨季節變動較大，會影響風能的開發效率。也有人指出風力發電機的低頻噪音大，也會破壞景觀與生態等缺點。

二、太陽能

太陽能的利用需考慮太陽輻射強度，以及日照時數長短。一般選擇晴日多、雲霧量少，地廣人稀的空曠地點設置。近年來隨著光電面板技術的發展，加上分散式設置小型電廠的概念，愈來愈多的綠建築，採用在屋頂甚至外牆，架設太陽能面板的方式來發電或供熱。

三、生質能源

生質能源是將動植物等有機資源，作為能源使用。傳統社會燃燒柴薪、畜糞等，都屬生質能源，以非洲、南亞、東南亞等地的居民較為普遍使用。目前更廣泛的利用方式是精製成生質柴油或酒精，添加在石化柴油或酒精中使用。

美國利用大豆提煉生質柴油、玉米提煉酒精；巴西則以甘蔗製造酒精。兩國合占全球產量六成以上，是生質燃料生產最多的國家。歐陸國家如法國、義大利等， 則以葵花籽來製造生質柴油。

跨國企業也在東南亞、非洲等熱帶地區投資生質能源。如東南亞大量栽種棕櫚樹煉製柴油，對農村景觀產生很大影響，也對許多瀕危野生動物的生存造成嚴重的威脅。

目前發展生質能源的最大瓶頸，在於因能源作物的需求提高，對糧食市場形成排擠效應，導致玉米、大豆、葵花籽等原物料的國際價格飆漲，使得饑荒問題更加嚴重；另一方面，能源作物的廣泛栽種排擠了其他作物，並導致生物多樣性遭受破壞。

因此如何更廣泛地使用海藻、芒草、木材等非糧食資源，甚至是稻稈、廚餘、畜糞等有機性的廢棄物，取代大量栽種的經濟作物作為燃料，以減少對生物多樣性的破壞，並避免間接造成饑荒，是未來在發展生質能源上的重要方向。

例如英資的D1油業公司在印度、非洲與印尼等地，開發大規模的痲瘋樹農場，種植痲瘋樹供作生質柴油的原料。

此外，有機物發酵後的沼氣含有可燃燒的甲烷成分，如日本將其運用在下水道淤泥、啤酒工廠的廢水、食物廢棄物處理等方面。臺灣也有不少養豬業者設置沼氣發電機，供作牧場所需的部分電力

 四、地熱
地熱發電量以美國、菲律賓、印尼等國最多，境內皆有火山的分布（圖4-29）；地熱占全國能源消費比例最高的則是位於中洋脊的冰島

 五、潮汐能

潮汐發電是利用高低潮位差，在潮差大的地方設置水壩，藉著漲退潮時水壩內外水流帶動發電機來發電），如法國不列塔尼半島的朗斯潮汐發電站）、中國大陸在浙江的江廈潮汐發電站，都是利用潮差大，以及適宜的築壩條件，進行潮汐發電。

儘管替代能源的開發，難免受化石燃料的價格漲跌而有起伏，但考慮能源的永續性、降低排碳量、並提高自給率，許多國家仍競相投入此一新興產業。然而即使是可更新能源，也並非對環境毫無衝擊。如何在提供穩定的能源產品、追求產業利潤時，也關照到自然環境與維護不同社群民眾的福祉，是未來能源開發議題上須思考的方向。