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誰吃掉了地球的電?

能源消耗和碳排放|5.4-IV

國中 7-9 年級|4 個活動
核心問題

全球能源消耗為什麼持續增加?
技術創新能讓我們同時發展又不排碳嗎?

活動一

誰吃掉了地球的電?——全球能源消耗全景

從破除迷思出發,認識全球一次能源趨勢、化石燃料佔比,以及能源 × 經濟 × 碳排放的三角關係。

全球一次能源趨勢(1990-2023)C1
620 EJ
2023 年全球一次能源總需求
~80%
化石燃料佔供應比例
+70%
較 1990 年的成長幅度
1990–2023 全球一次能源供應結構 Energy Institute《世界能源統計年鑑 2024》・近似示意
全球一次能源供應結構(1990–2023) 堆疊長條圖:依真實年份間距排列 1990、2000、2005、2010、2015、2020、2023 年的全球一次能源供應(單位 EJ/年),由下而上為煤、石油、天然氣、再生能源、核能。2023 年約 620 EJ,其中化石燃料約占 80%。數值為近似教學示意。 示意圖全球一次能源供應結構(1990–2023)100200300400500600一次能源(EJ/年) 1990200020052010201520202023620 EJ化石燃料~80%煤 石油 天然氣 再生能源 核能 資料來源:Energy Institute《世界能源統計年鑑 2024》(數值為近似教學示意)
再生能源成長很快,為什麼化石能源絕對量卻沒有減少?

提問:再生能源成長很快,為什麼化石能源絕對量卻沒有減少?

全球 CO₂ 排放仍在上升C2
37.4 GtCO₂
2024 年全球化石燃料排放預估
+0.8%
較前一年再增
燃料類型佔比特點
煤約 41%電力與工業用途為主
石油約 32%交通運輸為主
天然氣約 21%發電與供暖
水泥約 4%過程排放

資料來源:全球碳計畫(Global Carbon Project)2024

能源 × 經濟 × 碳排放三角C3
⚡ 能源取得
支撐經濟成長
↔
💰 經濟成長
拉動能源需求
↕ 目前仍正相關(能源↑ → 碳排↑)
🌡 碳排放
氣候暖化驅動力

打斷三角的關鍵:讓「用能源」與「排碳」脫鉤(decouple)。
目前已有約 30 國做到:GDP 上升,排放卻下降。

2024 年全球約 6.6 億人仍無電可用,集中於撒哈拉以南非洲(聯合國 SDG 報告 2026:6.55 億)
活動二

從電表走回餐桌——家庭能源足跡與行為反思

解讀臺灣家庭用電結構,進行個人能源消耗自評,並練習與家人的節能對話。

臺灣家庭用電結構S1

資料來源:經濟部能源署節能園區《家庭用電資訊百科 2024》(全年平均;待機電力為常見估計範圍)

計算挑戰:拔掉 3 個待機插頭,一年可少排多少 CO₂?(台灣電力排放係數 0.494 kg/度)

能源消耗自評表S1B1
生活情境我的頻率我覺得有必要嗎?家人可能怎麼看?
冷氣設定 24°C 以下
電視遙控關機(未拔插頭)
淋浴超過 10 分鐘
搭電梯(即使只差 1-2 層)
充電完成後繼續插著充電線
打開冰箱後猶豫超過 30 秒
把機上盒整夜開著

完成後書寫 150 字個人反思

活動三

從實驗室到屋頂——再生能源與技術創新

解讀 LCOE 成本降幅、認識四大技術創新路徑,並透過倫理兩難辯論建立批判性視角。

LCOE 均化能源成本降幅(2010-2023)C5
-90%
太陽光電 LCOE 降幅
-70%
陸域風力 LCOE 降幅
2010–2023 再生能源均化能源成本(LCOE)趨勢 IRENA 再生能源發電成本 2023・近似示意
均化能源成本(LCOE)趨勢 2010–2023 折線圖:2010 至 2023 年太陽光電發電成本由約 0.46 降到 0.044 美元/度(降 90%),陸域風力由 0.111 降到 0.033 美元/度(降 70%);虛線為 2023 年化石燃料發電加權平均成本約 0.10 美元/度。圖中標示光電約 2017–2018 年進入化石燃料發電成本區間的轉折點,2023 年兩者都已低於化石燃料平均。數值為近似示意趨勢。 示意圖均化能源成本(LCOE)趨勢 2010–20230.100.200.300.400.50均化能源成本(USD/kWh)201020132016201920222023 化石平均光電進入化石燃料成本區間(約 2017–2018 年) 太陽光電 −90%0.460.044 USD/kWh 陸域風力 −70%0.1110.033 USD/kWh太陽光電(PV) 陸域風力 化石燃料平均 資料來源:IRENA 再生能源發電成本 2023 表 S1(數值為近似示意趨勢)
技術學習曲線:累積產量每翻倍,光電模組價格下降約 27%

關鍵機制:技術學習曲線——累積產量每翻倍,成本下降固定比例(光電模組學習率約 27%,Fraunhofer ISE 2026)

四大技術創新路徑C4C6
① 太陽光電 矽晶→鈣鈦礦
效率:單接面 26.9%/疊層 35.5%
碳強度:40-50 gCO₂/kWh
能源回收期:1-3 年
② 風力發電 陸域→離岸漂浮式
適用深水海域
臺灣西部海峽風場世界級
碳強度:7-15 gCO₂/kWh
③ 儲能技術 鋰電→鈉離子電池
不依賴鋰礦
解決間歇性問題
成本仍在下降中
④ 不可再生能源創新 超超臨界燃煤(效率更高)
碳捕捉與封存(CCUS)
技術存在,成本仍高
規模仍小,爭議性強

2023 年全球再生能源累計裝置容量 3,870 GW,單年新增 473 GW(其中太陽光電 346 GW)
資料來源:國際再生能源機構

倫理兩難辯論C7

情境:某偏鄉計畫興建 100 百萬瓦地面型太陽光電場,可供三萬戶用電,但需砍除 20 公頃生態敏感林地。

🟩 支持方論點

① 減少碳排放遠大於林地損失
② 可取代燃煤發電,改善地區空品
③ 為社區帶來再生能源收益

🟥 反對方論點

① 林地是碳匯與生物多樣性棲地
② 破壞後難以復原
③ 應優先考慮屋頂型或廢棄池塘

💬 引導問題

誰有權決定?誰承擔後果?有沒有第三選項?

活動四

打造我們的後碳生活——社區行動與治理參與

分享能源創新新聞、反思文化規範的影響,發表社區能源創新地圖,並共構班級轉型宣言。

臺灣能源現況與目標落差S3
9.5%
2023 年台灣再生能源發電佔比
20%
原訂 2025 年目標,已延至 2026 年 11 月(2025 年實際 13.3%)
2,822 億度
2023 年台灣總發電量
2023 年臺灣電力來源組合 vs 20% 目標 經濟部 112 年度全國電力資源供需報告
2023 年臺灣電力來源組合 圓餅圖:2023 年臺灣電力來源,燃煤 42.2%、燃氣 39.5%、再生能源 9.5%、核能 6.3%、其他(燃油與抽蓄水力)2.4%(弧長依比例計算)。右側比較再生能源發電占比實際 9.5% 與目標 20%,落差 10.5%(原訂 2025 年目標已延至 2026 年 11 月,2025 年實際 13.3%);2023 年總發電量 2,822 億度,排放係數 0.494 kg CO2e 每度;並有待機插頭的計算挑戰。 示意圖2023 年臺灣電力來源組合2023臺灣電力組合 燃煤 42%主要排放源 天然氣 40%發電為主 再生 9.5%目標 20% 核能 6%其他 2.4%現況 vs 政策目標落差再生能源發電佔比 落差 10.5%實際 9.5%目標 20%2023 年臺灣總發電量2,822 億度排放係數:0.494 kg CO₂e/度 計算挑戰拔掉 3 個待機插頭(各 5W)一年可少排多少 kg CO₂?(提示:5W × 3 × 8760h ÷ 1000 × 0.494)資料來源:經濟部 112 年度全國電力資源供需報告(2023 年數據)
承諾與執行之間的落差,誰來監督?學生可以扮演什麼角色?

討論:承諾與執行之間的落差,誰來監督?學生可以扮演什麼角色?

社區能源創新地圖B2
我們社區 / 臺灣 的能源創新
📍
創新一:____________
技術原理:__ |預期減碳:__ 噸/年 |服務人數:__ 人
📍
創新二:____________
技術原理:__ |預期減碳:__ 噸/年 |服務人數:__ 人
📍
創新三:____________
技術原理:__ |預期減碳:__ 噸/年 |服務人數:__ 人
可包含:離岸風電、地熱、儲能場、綠建築、社區共享太陽能等
班級能源轉型宣言B2S3
我們班的能源轉型承諾
個人 1每次離開教室關閉所有電源
個人 2
個人 3
家庭 1
家庭 2
學校/社區

班級代表將宣言帶至學生自治會議|月月追蹤:每月第一週班會回報家庭電表數據

三個關鍵詞

能源趨勢 化石燃料仍佔 80%
排放持續攀升
技術創新 光電 LCOE 降幅 90%
已比化石燃料平均便宜
行動轉型 從家庭對話
到社區治理參與