全球能源轉型挑戰：七大領域、25個關鍵挑戰

距離達成2050年的淨零排放目標僅達成10%的進程，而能源的生產與使用佔全球二氧化碳（CO2）排放量85%以上，可以看出能源轉型不僅僅是技術挑戰，更是一場實體系統的大轉型，若能轉型成功，將決定未來能源系統的穩定性和可持續性。根據麥肯錫全球研究院 (McKinsey Global Institute)國際最新報告《The hard stuff: Navigating the physical realities of the energy transition》，指出全球正面臨著能源轉型中的25個重大挑戰，這些挑戰涵蓋了電力、交通運輸、工業、建築、原材料、氫和其他能源載體、碳和能源減排七大領域。此份報告中的 25 項關鍵能源挑戰，提供讀者一文瞭解全球能源轉型挑戰。

能源轉型現況與挑戰

全球能源系統轉型是當前的一大挑戰，涉及七大相互關聯的領域：電力、交通運輸、工業、建築、原材料、氫能和其他能源載體、碳和能源減排。電力領域需率先減少自身排放，並擴展助力交通、工業和建築提供低排放能源。這些領域需要透過原材料、氫能等新燃料，以及碳減排技術的支持，實現全面的轉型。

麥肯錫的研究指出，全球能源轉型仍處於早期階段，目前的低排放技術部署僅達到2050年目標的10%──雖然在電動車、風能和太陽能等領域已取得顯著進展，但如低排放氫能與碳捕集技術的發展還遠遠不足，僅達到目標的1%。要實現2050年全球淨零排放的目標，還需克服25個具有挑戰性的障礙，並推動七大領域的技術轉型和基礎設施擴展。

七大領域中的關鍵挑戰

要成功實現去碳化（Decarbonization），在能源系統的七個領域中，本報告確定了25個重要的挑戰，並系統性地跨行業分析這些領域的相互依賴性，並將它們分為初、中、高三個層級，反映出迄今為止的進展程度及解決這些挑戰的難度。

（七大領域能源轉型間具有互相關聯性，箭頭表示領域間的主要相互關係及影響方向，顯示在能源轉型過程中，各領域之間的依賴性和協調性。）

三個層級的挑戰

此份分析立基於 3 個影響挑戰難易度的關鍵：(1) 技術性能；(2) 挑戰之間的複雜相互依賴關係；以及 (3) 低排放技術的規模化程度及其限制，以及擴大所需投入、供應鏈和基礎設施規模的難度。25個重要挑戰在根據上述關鍵考量後，劃分為初級、中級或高級挑戰。

初級挑戰：需要在已經成熟的技術部署上取得進展，並且面臨最少的實體障礙。也就是說，低排放技術的性能已經能夠滿足大部分使用需求，即便是在尚未完全解決的使用場景中，技術也正快速進步，技術規模化也能跟上能源轉型的需求。以交通領域為例，乘用電池電動車（BEV）續航里程的提升就是初級挑戰。與傳統內燃機車輛（ICE）相比，BEV的行駛距離稍短，平均約400公里，而ICE車輛約為650公里。此外，充電所需的時間比加油長許多，通常是加油時間的25到50倍。然而，即便考慮極端天氣對電池續航的影響，現有的BEV技術已能夠滿足約70%的家庭日常需求。隨著電池技術的進步，例如電池能量密度每年增長約3%，過去十年中BEV的平均續航里程已增加了約200公里，這意味著技術性能持續提升並解決剩餘的障礙。
中級挑戰：需要加快現有技術的部署，並且需要相應的基礎設施和投入來進行大規模應用。儘管有成熟的技術選項可以使用，但推廣速度受到限制，尤其是在基礎設施和關鍵資源的供應面。例如，為支持電池電動車（BEV）和氫燃料電池電動車（FCEV）而建設更廣泛的充電基礎設施和供應鏈，就是一個典型的中級挑戰。
高級挑戰：技術上還有很大差距、而且整個轉型才剛開始。因為技術目前還無法滿足一些更高需求的情況，且挑戰之間常常有著密切的相互依賴性，這使得問題變得更加複雜。例如，貨運去碳化就是一個典型的高級挑戰──儘管電池電動車在乘用車上的表現較好，但在重型卡車上，由於電池能量密度不足，無法在一次充電內滿足長途貨運需求；再加上目前電動卡車的比例非常低，且長途電動卡車幾乎為零，這項轉型才剛剛起步。要推動更多電動卡車上路，必須啟動一場更大規模的轉型。

解決高級挑戰＝減少近 50% 能源碳排放

要實現淨零排放，就必須減少能源系統中約一半的二氧化碳排放，解決高級挑戰勢在必行。這些挑戰涉及能源轉型中的最大技術與物理性障礙，也是消除能源系統中 40% 到 60% 的二氧化碳排放的關鍵，而其中電力和工業領域合計約佔80%，是高級挑戰中最大的排放來源。

（技術差距大、轉型剛起步的高級挑戰，佔能源系統中 40% 到 60% 的二氧化碳排放，因此是淨零轉型的重要關鍵。資料來源：mckinsey）

在電力領域，需要提高再生能源的占比，但這會帶來電力輸出穩定性的挑戰，需依賴長期儲能等技術解決。在工業領域，鋼鐵、水泥等產業需要突破現有技術的局限來實現減排；而交通領域則集中在卡車、航空和航運的減排。此外，太陽能和風能技術雖已成熟，但要發揮其減排潛力，仍需清潔電網的支持，而清潔電網的建立又取決於解決電力領域的高級挑戰。總結來說，解決初級和中級挑戰雖然可以推動減碳進展，但最終實現淨零排放仍需解決高級挑戰，這是不可或缺的關鍵一步。