社企流／編譯：Jenny Yeh
在北海的油田，過去幾十年來日以繼夜地不停抽取原油，當原油田資源耗盡時，將面臨退役封存的抉擇。按照傳統做法，化石業者需要花費龐大費用拆除那些油井、平台，將切割下來的鋼材，再以高碳排的煉製重新製造用於再生能源的新鋼材。
但如果不拆除，換個方式解決？直接將這一批已在海上服役數十年的鋼鐵， 變成支持離岸風電機的結構鋼材，埋在海底下的輸油銅管轉為太陽能電纜的導體呢？一群來自瑞士、挪威、奧地利的材料科學家，透過紮實數據研究計算出，全球現存的化石燃料基礎設施， 有著足以支撐整個再生能於轉型所需的鋼鐵與銅兩項關鍵材料， 而善用這些資源，不只能省下近兩億噸的碳排放，還能為全球省下高達約新台幣 370 兆元的社會成本。
綠色能源下的悖論，蓋綠能設施但也隱藏大量碳排
當我們談起能源轉型時，你的腦海中浮現出的是藍天白雲下的離岸風機？還是一片片放在屋頂上、空地上的太陽能板？雖然這些靠著大自然力量所產生的能源是綠色的、乾淨的，但其實在建造這些設施本身，就是一場耗費資源、高碳排的過程。
製造一支離岸風機，需要數百噸的鋼材；舖設一片大型太陽能農場，需要鋁、銅、玻璃等材料；除了設施本身，也需要使用大量的銅線來建設輸電網路。而這些材料的開採、冶煉、運輸過程，都會產生碳排放。某種程度看來，綠能的誕生，往往判隨著一段碳排的「原罪」。
由於全球各國積極展開能源轉型工程，在太陽能與風能裝置的容量正以倍數成長中。對於鋼鐵、鋁、銅的需求也急速攀升，然而這些材料的供應鏈卻無法同步跟上。研究人員發現，若以目前的能源轉型技術路徑推進，以鋁供應鏈遇到的瓶頸來說，可能讓全球達成氣候目標的時程整整延誤數十年。
但「我們真的缺乏這些材料嗎？」
埋藏在舊時代裡的寶藏
瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Empa）（註一）研究員 Hauke Schlesier，與來自挪威科技大學（NTNU）及奧地利萊奧本礦業大學組成跨國團隊，決定從另一個角度切入這個問題。
既然建造再生能源基礎設施時，需要大量原材料，反觀化石燃料基礎設施正在大規模退場，如果這兩件事加在一起，會產生什麼樣的效果？
研究團隊盤點了全球現存化石燃料基礎設施中的材料總量，涵蓋煤礦、油氣鑽井平台、輸油輸氣管線，以及燃煤、燃油電廠。結果令人吃驚：
- 全球化石燃料基礎設施共含有約 63.9 億公噸的各類材料
- 其中鋼材約 13.4 億公噸，是 2050 年前建設再生能源所需鋼材預估量的 1.5 倍
- 銅的存量約 1003 萬公噸，相當於再生能源轉型所需銅量的 1/3
研究團隊進一步計算，若將這些回收的鋼材、銅材實際運用在建設風電、太陽能及輸電基礎設施，帶來可觀的效益：
- 減少近 19.5 億公噸的碳排放（換算下來是台灣約 90 年的總碳排量）
- 風電與太陽能的碳足跡可降低 1/3
- 節省約 11.69 兆美元的社會成本，包含那些從未被計入鋼鐵與銅生產價格的隱性代價，例如空污引發的健康代價、採礦破壞生態等
Schlesier 也特別點出，過去大家只計算材料本身的生產成本，卻鮮少有人把外部化的環境與人體健康損害成本納入試算，「這些被社會承擔的隱性成本，規模之大令人驚訝。」這項研究，正是史上首次將這個面向量化。
一個被低估的設計細節：太陽能板的框架，用鋼還是鋁？
但如何讓這些化石燃料時代下的遺產，重新變成新能源時代下的養分？
研究團隊以太陽能板的支撐架為例。目前的支撐架幾乎是用鋁來製造， 但如果將材料換成鋼？結果出乎意料的發現，若以回收鋼材取代鋁材作為太陽能板的支撐系統，每片太陽能板在生產階段的溫室氣體排放量，可減少 24.8% 至 39.2%。
其中的關鍵原因在於，鋁雖然輕巧耐腐蝕，但在冶煉鋁時極為耗能，耗電量卻是鋼鐵的 4 到 5 倍；此外，目前鋁的供應跟不上能源轉型的需求，導致結構性缺口，若不及時尋找替代材料，材料的短缺會讓轉型的時程至少延遲長達 30 年，這也拖慢原本氣候設定目標。
倘若，透過「以鋼換鋁」的設計調整，加上其他提升材料效率的措施，能源轉型的速度則最多可提前 20 年實現。僅僅透過這項設計層面的改動，對於能源使用的直接減碳的效益是傳統方式的 4 到 9 倍。緩解供應鏈瓶頸，也帶動整體能源轉型的加速。
化石燃料遺產裡還有哪些可能，等待重新被利用？
除了鋼鐵、銅材等基本金屬材料，研究團隊指出，未來還有更多值得探索的方向：
- 鑽井液中的重晶石（Barite），是由硫酸鋇（BaSO4）組成的礦物，近年來發現硫酸鋇是製作被動式日間輻射冷卻塗料的理想成分。而在退役油氣設施中殘留的大量重晶石，未來將有機會在這裡找尋新的運用。
- 廢棄油氣井的地底孔道，可轉型為地熱能源的採集管道，讓已關閉的油田繼續發電
- 海上鑽油平台的結構體，可直接改裝為離岸風電的基礎架台，省去大量新建成本與材料
目前在美國墨西哥灣及歐洲北海開始先行嘗試，少數退役油台展開「以台換機」的轉型評估；在荷蘭與英國政府也開始討論，是否應將油氣設施的拆除費用，部分轉作綠能改裝補貼。
身為離岸風電大國，台灣風機的材料轉型課題
台灣近年積極推動離岸風電，目標在 2030 年前裝置量達到 13.1 GW，是亞太地區最重要的離岸風電市場之一。然而，台灣仍同樣面臨材料、碳足跡與循環利用的挑戰。
在綠能時代下，對於這些基礎設施的再利用，可以有更多的想像空間。例如，台灣目前使用的早期示範風機，若在未來 10 年、15 年後陸續退役後，風機的鋼材、銅材是否能更有系統地進入回收再利用的流程？又或是重新檢視太陽能板的在地供應方式，藉由回收鋼材再製成太陽能板的支撐架與框架等，不僅能取代鋁材的供應鏈壓力，更有機會降低碳足跡。
當一座化石油田走向終點時，是讓它徒勞拆毀、再耗能重造，還是讓它的鋼骨，以另一種姿態，在海風中繼續支撐人類的未來？能源轉型面臨的從來不僅只有供電來源、工程問題，更是材料、隱藏的碳排，以及面對舊時代的能源遺產的挑戰。
參考資料
- What happens to obsolete oil rigs in a green future? This study has a smart answer（Anthropocene Magazine）
- Recycling Fossil Infrastructure for Cleaner Energy Transitions.（Nature Communications）
- Earth beyond six of nine planetary boundaries（Science Advances）
- 離岸風力發電推動計畫（經濟部能源署
註一：Empa 是瑞士聯邦政府旗下的研究機構，專注於材料、能源與永續技術的應用研究，性質類似台灣的工業技術研究院。
