七，时论（科普知识）
第1304篇（转载）
一顆石頭改變全世界
如果一百年，你只需要了解一個趨勢，這個趨勢就是：頁岩氣。它，比金磚四國崛起，影響更深遠；它，正在改變人類穿衣服、駕駛汽車、開飛機的歷史。為了探索這項改變，《商業周刊》團隊飛越一萬多公里，在美國德克薩斯州（ Texas，簡稱德州）展開長達四千公里的搜尋。
一顆距今超過1.4億年、距離台灣一萬多公里遠的石頭，正在改變世界。它讓美國工業告別一百六十年的石油歷史，是日本廢除核電的解方；它能造飛機、手機，還能變身成可樂瓶子與衣服，經濟成長與生活少不了它。
它終結石油獨大的時代讓美股創新高、台商每天賺一億。
中東石油影響力，因它快速消退，宣告美國、中國新兩大能源強權時代來臨；更不為人知的是，台灣人光是靠它，現在一天賺超過新台幣一億元，是台商的超級印鈔機；台灣人要廢除核電，它是我們不能少的解方；甚至連落入敗部的國光石化，都因為它而出現了復活的曙光。
這裡，更吸引蘋果、摩托羅拉、三星等大廠蜂擁而至，美國企業獲利能力大增，成了美國股市頻創歷史新高的秘密。近一年，標準普爾五百指數大漲24％，其中原油天然氣精煉類股更飆升 1.2倍，可見這顆石頭的威力。
四年後，美國不僅將奪回世界工業強權，亞洲市場基礎工業原料價格，也是美國說了算；七年後，石油第一大國變美國，中東、俄羅斯石油退場。這個改變，迫使日本、韓國與中國此刻都要跨海去搶天然氣，卡位戰打到二○一七年；不管台灣參不參與，你的主要競爭對手正在搶，未來競爭力與財富都已被這顆石頭緊緊繫在一起。
在聖安東尼奧，看到本尊花五十萬美元，鑽出鸚鵡螺化石
四月二十四日，我們在德州聖安東尼奧市（San Antonio），獨立鑽探公司Black Brush共同執行長暨營運長梅齊（Phil Mezey）拿出了一塊石頭，是從地底二千四百多公尺取出來的石頭。就是它改變了世界，直徑約十五公分、高度三十公分的石頭，竟然要花費五十萬美元才能取出來。這是最標準的頁岩，因為深藏地底，受到高壓影響，它的硬度跟花崗石一樣，仔細看，石頭上竟然有貝殼化石。
原來，這是奧陶紀到白堊紀時期留下來的，當時鸚鵡螺這類貝殼類生物大量繁殖，死亡之後成了地底的化石，現在它竟然成為你我生活都不可或缺的一部分。石頭跟生活有什麼關係？四月二十六日，我們到了德州墨西哥灣畔的舒適角（Point Comfort）找答案。經營之神台塑創辦人王永慶在這個地方，利用德州的石油，建構了石化上、中游的垂直體系，這是王永慶成為塑膠大王的秘密基地。
台塑美國「近水樓台」做衣服的纖維、賣洗澡用的瓦斯
起步是靠石油，然而我們在台塑美國德州廠，卻看到不同的景象。地下埋了一條又一條的管路，延伸到距離工廠約三十公里一處叫鷹灘（Eagle Ford）的地質板塊，這裡已探知藏有頁岩的面積比三萬六千平方公里的台灣還要大，這裡的頁岩被開採成為頁岩氣，輸送到台塑美國廠。
地面上，則蓋了全新頁岩氣分流工廠，將頁岩氣細分成為甲、乙、丙、丁烷；接著乙烷 又進入裂解廠變成乙烯，丙烷脫氫則成了丙烯，丁烷送到碼頭準備出口。
用簡單的白話說，甲烷就是你我家中的天然瓦斯，可以發電也可以洗熱水澡、煮飯；乙烯是衣服、寢具、玩具的原料；丙烯則成為汽車、手機、電腦的外殼，還能再加工成為飛機、自行車的碳纖維；丁烷就是桶裝瓦斯。化石不僅變成氣，還在德州變成生活常見必需品，甚至現在美國生產鋼鐵，都用頁岩氣做為原料，食衣住行樣樣少不了它。
去年一整年，台塑美國賺了十億美元（約合新台幣三百億元），是台塑集團最賺錢的子公司，就是因為它用頁岩氣為原料，替代了高價的石油。一樣賺錢的還有過去從沒接受過訪問的前海基會董事長辜振甫女婿、華美化學（Westlake）董事長趙元修。跟台塑一樣，華美也是用頁岩氣做為原料。為什麼用石油跟用石頭差這麼多？台商亞洲化學董事長兼執行長楊朝諄說，用頁岩氣生產乙烯，成本只有亞洲的一半，再生產成為工業原料或半成品賣到亞洲，幾乎是一噸賺一噸。
頁岩氣有多便宜？我們到了鷹灘上的小鎮卡尼迪（Kenedy），草原的夜空竟然出現了一盞盞火炬，原來這裡的天然氣比礦泉水還便宜，因為美國目前只批准向簽署自由貿易協定（FTA）國家及日本出口天然氣，所以有兩萬口頁岩氣井的鷹灘，產出來的天然氣不僅價格只有亞洲的四分之一，而且還多到賣不掉，多餘的只好就地燒掉。鷹灘還只是全美的一部分，十年前，美國天然氣不僅貴，還嚴重不足，在沿海蓋滿接收站，要從中東進口；現在整個大逆轉了，本來擁有進口執照的人，全部去關說華府，希望能改為出口執照。
天然氣多到白白燒掉，誇張到衛星照到美國竟是一片發亮，特別是德州與北達可達州。問題是，這樣便宜的天然氣是怎麼來的？我們前往德州的阿靈頓（Arlington）一探究竟。在德州阿靈頓，我們見到了來自台灣的電力學專家——德州大學阿靈頓分校電機系教授及能源系統研究中心主任李偉仁，他買了一塊十五英畝的農場，退休後要養美國牛。他做夢都沒想到，農場地下竟然有頁岩氣，探勘公司上門租了他的土地，讓他賺回買土地的錢，而且每個月可以收到兩張支票，第一是按比例分配開採頁岩氣銷售的利潤，第二是頁岩氣管路通過他的土 地，必須付給他租金。
這樣的傳奇在美國處處都有，趙元修說，在墨西哥和德州邊境，還有養牛的農夫碰到銀行家主動上門，給他一張十億美元支票，他一夜致富。開採頁岩氣，成了德州全民運動，甚至蔓延到全美，「美國三分之一的土地下都有頁岩資源。」
有這樣好的事嗎？美國竟搖身變成一個超級天然氣與油田。石頭怎麼能變出天然氣來？
趙元修說 ：「探油行業在美國有百年以上的歷史，有部老電影叫《巨人》（Giant），我小時候看的，以前是打油井成功時，石油像噴水一樣，但現在是不可能的。」原來是石油快沒了，「現在是從一粒粒的黑點，把油吸出來，是一種採礦技術。洗出沾黏在石頭上的一點點石油，接著打破石頭，逼出天然氣，」趙元修說，這麼大的改變，取決於兩大技術：水平式鑽井（horizontal drilling）與水力壓裂（fracking）。水平式鑽井讓鑽頭可以轉彎，因此，鑽一個井，下面像個八爪魚，可蒐集四面八方的石油或天然氣；水力壓裂則是用水壓加特殊的化學液體爆破石頭。正確來說，這個技術叫非傳統性能源，是一種採礦技術，不管是頁岩，或含石油的油頁岩、砂，甚至其他化石，都可用這兩個技術提煉出天然氣與石油，因此美國現在同時增加了石油與天然氣產能。
萊斯大學能源研究中心教授梅德洛克（Kenneth B. Medlock Ⅲ）說，其實美國很早就知道頁岩資源的存在，而且這兩個技術從一九六○年代就有研究，過去每次發生石油危機，美國總是會有人討論要發展這兩種技術開發頁岩氣與頁岩油的資源。但為什麼當初美國不開採？因為半世紀來，人們總是很幸運的在危機後發現巨大的油田，例如二次世界大戰之後，中東沙烏地阿拉伯發現石油，取代美國成為世界****的產油國。二○○八年金融海嘯後，美國總統歐巴馬（Barack Obama）全力發展頁岩氣這個非傳統性能源，開啟了點石成金的傳奇，也同時想拆下了中東這顆「炸彈」。
超級油田從深海、中東，變回到美國人的腳底下，水平式鑽井與水力壓裂技術更突飛猛進。在休士頓（Houston），我們拜訪了紐約證券交易所上市公司桑切斯能源（Sanchez Energy）執行長桑切斯（Tony Sanchez Ⅲ），他說，原本鑽井要九十天，現在只要三十天，每口井的成本介於一千萬至一千五百萬美元，大約兩年就可回本，平均每一口井生產期高達三十年。
令人好奇的是，要租土地、鑽井，還要打破石頭才能產氣，成本似乎非常高，那麼要怎樣的價格才能賺錢？他說，只要油價在每桶四十至六十美元，每百萬英熱（MMBtu）的天然氣價格在四．五美元，開採頁岩氣和頁岩油就能賺錢。
所以世界原油的價格變了，趙元修說，過去是美國自產的西德州輕原油（WTI）比北海布蘭特（Brent）貴；現在倒過來，兩者之間一度還差了二十美元。
特別便宜的是天然氣，楊朝諄說，假設要得到一樣的產出，目前美國天然氣的價格相當於油價每桶三十到四十美元。因此美國工業告別石油，大量用天然氣做為原料，也告別了中東。
在德州的草原上，我們看到股神巴菲特（Warren Buffett）如何掌握趨勢，賺這一波石頭財。本來美國要的石油，得從中東裝上油輪，運往美國沿岸的煉油廠。能源運輸公司NuStar執行長安納斯塔西奧（Curt Anastasio） 說，現在完全相反，德州和美國北部不斷生產出原油，完全改變了美國的石油地圖，他們以火車運輸石油，從德州、從內陸到沿海煉油廠，每天達一百萬桶的運量。
他說，從沒見過這麼大的火車運量需求，全是為了將頁岩開採出的石油運出產地，到美國沿岸。因此巴菲特的伯靈頓北方聖達菲公司（BNSF）發了運輸財，到處可見到BNSF拉著上百個原油槽車往沿海跑。
接著巴菲特宣布，BNSF全面使用天然氣取代柴油，成本足足可以省八成。除了火車，公用交通系統、公車也在改變，德州石油大亨皮肯斯（T. Boone Pickens），正在默默推動的美國新替代交通燃料方案，沿著高速公路蓋天然氣加氣站，讓美國運輸業改用天然氣。
我們到了聖安東尼奧的天然氣公車VIA城市運轉公司，見證了這個趨勢。公車改用天然氣；還有發電廠，電力公司CPS告訴我們，天然氣發電是未來成長最快的能源，核能停止擴張；太陽能、風力等再生能源放緩腳步。世界的經濟版圖、甚至主導世界能源的霸權，也因此改變了。國際能源署（ IEA）預估，美國到二○二○年將超越沙烏地阿拉伯和俄羅斯，成為全球****石油生產國。
在美國，我們看到的不是能源霸權，影響****的是美國製造業復興與經濟，世界製造業重心正從中國往美國移。「這是一九七九年石油危機以來，****的投資熱潮。」趙元修說 。過去從沒有人說要到德州投資，現在反而是問，誰還沒來。Energy Capital執行長平克頓（John W. Pinkerton） 說，此刻有十三家頁岩氣的分流廠正在德州擴廠，每家約投資三億美元。
此外，還有八家類似六輕的投資案也宣布擴廠。簡單的解釋，美國最快將在四年內成為全世界基礎工業原料的****生產國，也是增長最快的地方，預計到二○一七年，增加八百萬噸，相當於目前中國一半的產能。成本只有中國一半，美國製造復興有了堅強的基礎。
對於台灣來 說，美國快成為亞洲工業原料市場的決定者，「一旦亞洲產能過剩，可能面臨一場美國屠殺亞洲業者的殘酷戰爭，連中國也逃不了，」楊朝諄相當擔憂這樣的事情發生。因此一個現象出現了——美國石化廠各個成了超級印鈔機，亞洲石化業卻在損益之間掙扎。
在德州還出現了一種景象，美國官員比中國官員會招商，二十年前招商的中國官員都會學一點台語，拉近跟台商的關係；德州博爾郡經濟發展局局長馬奎斯（David Marquez）則是用中文名片，還要我們要用中文稱呼他「馬局長」。
這個馬局長已經招了日商、韓商、台商東元、中國企業到德州投資，德州州政府經濟發展及旅遊部總監戴默森（Aaron Demerson）更直接用中文告訴我們：「歡迎國光石化到德州投資。」
戴默森說，靠著德州產石油、天然氣的財政優勢，可以不收州稅，等於比別的州少10％左右的成本，而且德州有機會就會減稅，他說，最近德州議會正在討論一項十億美元的減稅方案。免稅、減稅 跟當年中國一樣，再加上原料與能源又便宜，五月二十二日，蘋果執行長庫克（Tim Cook）首度透露，Mac電腦也將移回德州生產組裝。接著摩托羅拉宣布也要在德州設廠，生產首部在美國裝嵌的智慧型手機。韓國三星靠剛剛才投產的德州奧斯汀（Austin）廠，一舉在二十八奈米製程產能超越台積電，而且還準備再加碼投資，繼續挑戰台積電的晶圓代工霸主地位。一個遠在一萬公里外的石頭革命，竟赤裸裸上演著一場三星與台積電的跨國大廝殺。現在連中國的紡織廠都來了，「馬局長」 說，中國海陽市一家紡織廠也前來投資，名字是Shantex，來德州做成衣外套。
龐大經濟效益背後是環保爭議，耗水、污染，是這顆石頭能不能蓬勃發展的障礙。梅德洛克說，當注入岩層、使用過的水被抽取回來之後，卻沒有足夠的設施來淨化，或者排掉這些水，水污染疑慮從沒停止過。
其次是地震問題。地震並不是來自於水力壓裂，而是當水力壓裂使用過的水取出之後，注入到另一個廢水井，不幸的是，有些廢水井裡頭有斷層，當水注進去時，造成兩塊斷層滑動，結果產生地震。
雖然不是每個井都有斷層問題或造成地震，但李偉仁說，以往沒有地震的德州、奧克拉荷馬州，現在也有了。這是石頭革命所必須付出的代價。
另外一個聲音出來了，要求探勘公司公布化學配方，以解除環境污染的疑慮。問題是，化學配方一公開，中國、俄羅斯等國家就可以取得美國研究多年的秘方，俄羅斯、歐盟、阿根廷也都有頁岩氣，而中國才是蘊藏最多的國家，屆時******的頁岩氣不再只屬於美國，超級油田與能源大國可能變中國，也讓製造霸權之爭變成未知數。
一場石頭帶來的世界大改變才剛上演，世界的財富、經濟版圖，甚至霸權都會因此而改變。不僅生活中的必需品或未來的電力來源都被牽動，財富也因此改變，頁岩氣已經帶來了全球化的成本與製造大革命，沒有人能避得開。
【延伸閱讀】2020年，天然氣發電成長近2倍——美國電力來源占比變化
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2010年 |
2020年（預估） |
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煤炭 |
45.86% |
34.39% |
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核能 |
31.78% |
23.46% |
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天然氣 |
6.93% |
19.57% |
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再生能源 |
8.40% |
14.45% |
資料來源：美國****市立電力公司CPS 整理：鄧麗萍
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Q1.台灣有沒有頁岩氣？能從美國進口嗎？
A1. 幾乎沒有。台灣頁岩氣儲藏量非常有限，從成本考量都不具備開採價值；台灣與美國未簽自由貿易協定（FTA），因此無法從美國進口頁岩氣。
Q2.能取代石油嗎？
A2. 頁岩氣便宜，會取代一部分傳統石油的需求，尤其是石化、鋼鐵等產業原料。但在交通工具應用上仍未普及，僅公車、火車等公共交通開始應用天然氣。
Q3.美國開採，對中東有影響嗎？
A3. 頁岩氣使美國得以減少石油消費量，降低對進口能源和中東的依賴，還導致石油輸出國組織（OPEC）爭論是否要減產以支撐油價。
Q4.台灣的天然氣價格會下跌嗎？
A4. 不會。美國本土開發的頁岩氣，用管路送達用戶，價格很便宜。但出口必須壓縮成液化天然氣，以輪船運送，造成亞洲天然氣均價比美國貴3、4倍。
Q5.可否取代核能發電？
A5.目前仍無法取代核電，但天然氣發電量的占比將提高。
Q6.頁岩氣、頁岩油和油頁岩有何不同？
A6. 油頁岩（oil shale）是4,000萬?5億年前的老沉積岩；頁岩氣（shale gas）和頁岩油（shale oil）就是頁岩層中開採出的天然氣和油。
(整理 鄧麗萍）
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1.圈地鑿井在地面架設約30公尺高的支架，用約30公分寬的鑽頭往下鑿洞
2.垂直探鑽往下探鑽1,800-4,500公尺，直到頁岩層
3.橫向轉彎碰到頁岩層後，鑽頭轉成水平方向，繼續鑿1,000至?3,000公尺，約進行3-4週，直到發現頁岩氣儲量豐富的位置
4.橫向轉彎碰到頁岩層後，鑽頭轉成水平方向，繼續鑿1,000至 3,000公尺，約進行3?4週，直到發現頁岩氣儲量豐富的位置
5.洗出油、氣沙粒撐住縫隙，高壓水洗出頁岩氣和頁岩油，帶回井口
6.運送出去 頁岩氣透過地下管線直接傳到化工廠；頁岩油則用卡車和火車載去煉油廠
7.撤掉支架鑽井和水力壓裂完成後，僅留下密封的井口和管路，由電腦遠端操作，持續開採，單一口井可開採30-50年
8.變成原料頁岩氣被送到石化廠，分解出化學元素，成為塑膠、聚脂纖維等原料，可用來做衣服、飲料瓶等
转载于2014,1,20
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