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太陽能發電的機會與挑戰

2015/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 590

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撰文/曾君儒 圖片提供/達志影像

隨著科技的高速發展,由化石燃料供給了大量電力需求,豐富也延長了人們的夜間活動,「太陽能」的重要性漸被忽略,直到溫室效應與極端氣候漸趨明顯影響整個地球生態,被大自然反撲的人們,突然驚覺,重啟重視這個對環境最友善的資源。

若沒有了陽光,萬物皆無法生存,如何利用這上天賞賜的天然禮物、又可同時滿足萬物的生存條件以及經濟發展需求,則是現代人類需要努力解決的頭號問題。

免費的發電機

隨著世界各地電力需求的增加,煤炭、石油等化石燃料被大量開採與焚燒,雖然滿足了人類的生活需求,卻也產生一連串意想不到的連鎖效應。大量使用化石燃料後,驟增的溫室氣體導致極地冰融、海平面逐年上升,迫使許多海拔不高的國家成為氣候難民,紛紛因國土下沉忍痛棄家園離去。而暖化現象也造成各地出現氣候異常,旱災及洪水侵襲的機率大大提高,這些反常的氣候現象也間接衍生許多問題。有鑑於此,沒有碳排放疑慮的再生能源,便成為世界各國找尋替代能源的主流趨勢,而太陽能產業,則是近期備受關注的焦點。

自古以來,人類懂得利用太陽能來改善生活的歷史非常悠久,從最基本的農漁牧靠天吃飯,到進而研發太陽光電技術來改善增進工商業等生產投資環境,這顆大火球所釋放的能量已照顧伴隨著地球居民度過了數千萬載。根據估計,這顆炙熱的恆星,至今只消耗了它自身能量的2%,推估往後數十億年內,人類都能繼續接收到它的光與熱。相較於其他蘊藏量有限、使用時會製造溫室氣體及污染的化石燃料,太陽能是可以無窮盡利用的再生能源,不會產生噪音、沒有會開採殆盡的問題,發電時也不需燃燒物質及產生空氣污染,只要在光照充足的地區,收集太陽的光與熱,將之轉換成需要的電力能量,就可以多方面的運用,是目前理想的能源之一。

既然擁有如此多的優點,為何太陽能至今仍然無法完全取代傳統的化石能源呢?

受限的特質

單以陽光的特質而言,白天可以接收陽光而發電,晚上卻因失去了日照,就沒辦法持續發電,加上每個地區因緯度不同,接收到的日照程度也不一,必須配合其他種類能源組合輪替才能滿足24小時生活、生產所需。另外,雖然自太陽發射到地球表面的太陽能非常巨大,但卻普照天下,密度相對較低,因此,傳統收集太陽光的裝置所需面積必須相對龐大,才能產生與傳統的火力電廠相同電力,其建置成本也相對提高。

過去,高昂的設置成本及供電不穩定的等因素,都是令人對再生能源研發與投資態度保留的主因之一,好消息是近年來在各國科學家致力投入再生能源領域的研究,持續突破儲能技術盲點與降低光電模組成本及推動推廣政策,正領著我們一步步邁向潔淨能源的新世界。

我國太陽能產業發展現況

自2009年公布施行「再生能源發展條例」以來,我國政府為了跟上國際潮流,一直持續研究國內外的相關情勢,已三度擴大再生能源裝置容量目標,在2030年將達到17,250 MW(百萬瓦),預計將占電力系統裝置容量約3成左右。其中,太陽能的發電成本已大幅下降,經濟部能源局朝每年擴大太陽光電的設置容量為500 MW目標努力,預計在2020年達到8,700MW的目標。

台灣太陽光電產業協會前秘書長陳文咸博士認為,國內仍有許多休耕與廢耕的土地,若能出租給做太陽能發電的業者,做為發電廠廠址之用,加上政府正在推動的陽光屋頂百萬座計畫,要達到8,700 MW,至少在空間上應該不是問題。但對於投資人來說,比起其他國家,我國低廉的電費,卻是造成收購電費偏低、利潤回收年限延長的主因。「政府將公有屋頂拿出來競標,這是非常好的政策,現在甚至還有部分可以免競標,免去過往大家殺價殺得遍體鱗傷的窘境。」陳文咸博士說明,競標後扣除人事成本、屋頂租金、設備汰換費用,投資方約需12.5年才能回收,相較於其他國家,我們的投資回收時間稍嫌長了一些。

「但撇去公家標案不談,如何找到願意出租的大面積屋頂,則是投資人要面臨的下一關。」陳文咸博士表示,在他過去和民眾接洽屋頂承租的經驗,雖然屋頂架設太陽能板有保護屋頂、降低頂樓層室內溫度等優點,但要長達20年不能改建或更動、租金也只是電費的6%至8%,對屋主的誘因不夠高,「曾經有一個屋主問我,能不能20年的租金一次給?」陳文咸博士表示,陽光屋頂百萬座的計畫很不錯,只是大面積屋頂真的不容易找,建議可從廢耕農地方面下手,雖然會增加額外的建設成本,但對於地主而言,廢耕農地租給業者發電,抽成的租金可能會多於政府的補貼金,也能替政府免去一筆補貼費用,是個蠻不錯的方法。

部分投資人曾反應政府訂的遊戲規則綁手綁腳,例如屋頂型太陽能法規太過繁瑣,但陳文咸博士認為,法規雖然繁瑣,但要業者守法是正確的觀念,例如安裝屋頂型太陽能板時不能建在違建上,這是保護投資人的作法,也是避免合法掩護非法的嚴謹做法,否則事後被檢舉拆除,損失最多的還是投資人,陳文咸博士也表示,法規雖然立意良善,但制度一定有可以改善檢討的地方,以求貼合產業發 展的現實狀況。

再生能源潮流的最前線

「發展再生能源是攸關國家能源政策的重要項目之一,你看美國就知道了,這是上至總統層級的大事。」陳文咸博士向我們說明,以美國為例,美國民主黨總統參選人希拉蕊(Hillary Diane Rodham Clinton)也曾於7月底時於官網承諾,將大幅度推動風力與太陽能等再生能源,並預計在上任後的4年內,在全美境內裝置5億個太陽能板,以提供夠多的潔淨能源給國內的每一戶家庭;美國總統歐巴馬(Barack Obama)於2015年8月3日宣布採行「潔淨電力計畫」(Clean Power Plan),希望在2030年時,將碳排放量比2005年的水準減少32%,這項計畫除將提供近一步的減稅優惠外,也鼓勵業者以風力與太陽能等綠色電力,取代碳排放量大的火力電廠;8月7日時,歐巴馬頒布國家太陽能合作計畫,希望增加國民利用太陽能的機會,這項政策包含補助住宅屋頂太陽能板的安裝,期待能幫助中低收入戶減少電費支出並改善社區太陽能設備及發電效率。

除了美國,日本在3年前就開始積極推廣太陽能,而日本現今的裝置容量已經十分龐大,反觀緯度低於日本的我國,陳文咸博士認為則是擁有更豐厚的太陽能發展潛力。「雖然我國南北日照量有所差距,但以臺灣的平均日照1kw可以生產1250度(kwh)/ 年,相對於平均年產量只有1000 kwh的日本而言,臺灣好太多了。」陳文咸博士表示,我國有將近98%能源仰賴進口,在幾乎沒有天然資源的困境下,太陽光是乾淨又免費的能源,綜合我國的地理位置、現實條件等,生質能、地熱和水力都不能與太陽能相提並論,因此若能發展太陽能來取代部份的化石燃料,是非常好的,也是國家應該要發展的方向。

根據歐洲太陽光電工業協會(EPIA)的統計, 全球太陽光電至2013 年累積裝置容量已達到139 GW(十億瓦),歐洲占了全球裝置量的6成左右,累計裝置量最多的國家依序為德國(26%)、中國大陸(13%)、義大利(13%)、日本(10%)、美國(9%),其中先進國家及中國大陸的裝置量占比較高。「除了這些先進大國,今年6 月印度總理莫迪(Narendra Modi) 才宣布, 要在2022年前完成100 GW(十億瓦)的太陽能發電量,晉身為世界太陽能大國之一,是非常有潛力的發展市場。」陳文咸博士說,現今太陽能技術已非常成熟,成本也逐年下降,如何跟上這股國際潮流,正是我國應該努力的方向。


關鍵字:太陽能,再生能源,能源局

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