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德國學校節能作法╱輕軌列車的節能方式

2006/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 298

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█撰文:翁鳳英 █圖檔來源:BINE Informationsdienst

7所德國波茲坦(Potsdam)的學校在1998年,藉執行能源計畫省下了46,000歐元的能源費用;哥廷根(Goettingen)的菲利克斯‧克萊恩(Felix Klein)文法學校在網路上,宣稱他們在1997年省下14,000kWh,並於1998年省下比前1年更多的能源,計215,000kWh;達恩市(Darmstadt)的艾第斯‧史坦學校(Edith Stein),利用捐款將學校的屋頂重新翻修隔離,而省下2成暖氣供應燃料油的耗費;紐倫堡(Nuremberg)的彼得‧衛雪(Vischer)學校,在省暖氣、省電和省水的比賽中獲勝,省下的能源費用達8,700歐元,校方因而獲得2,900歐元的獎勵;德國的中小學在1999年所舉辦的降低二氧化碳量比賽,則成功地讓參加的學校降低10%以上的二氧化碳排放量。

在德國各城市,節能已成為學校生活的日常話題。由德國聯邦環境與自然保護部(Federal Ministry for the Environment and Nature Conservation in Germany)所主導的「學校節源計畫」,不僅提供誘因讓學生們學習節能,更提供孩子們許多觀察能源的好機會,例如:自行搜集資料、量電表或估計能源耗損量、在電腦上輸入資料及做表格並在網路上分享資訊、與他人合作共同達成節能目標、號召老師和其他同學也加入一起節能,並從小地方的環保做起,肯定自我的成就並進而鼓勵大家一起節能等。

這些活動均有賴學校相關課程理論知識在實際運用上的落實,除了對科學、科技、和環境保護的熱忱,這些小小能源專家必須也要使出渾身解數,貢獻他們的社交關係以帶動老師和同學一起參與,並形成小組一起工作;像這樣的溝通和能力培養,都是日後他們在專業上的最好訓練。

節能從學校做起

學校一向是耗能的地方,原因在於它是一個非密閉的自由空間,能源無法集中發揮效用以及需要照明的空間相當大。在過去的幾年裡,德國聯邦經濟部(Federal Ministry of Economics)支援了數項計畫,重點在於改善學校的建築。只要做到這點,就可以省下80~95%的能源,而5~20%的能源可以經由改善學生的行為獲得。若學校在節能上有了具體成果,還可以獲得2,600~5,200歐元的補助。

德國正如世界上所有國家一樣,建築風格也因年代而有所不同。例如維多利亞時代、戰後建築、以及兩德時代,在東德以水泥鋼筋所建成如方格子般,看起來無聊但反映共黨時代思想統一政體的建築等。這些在不同年代產生的建築,有不同的能源耗損結構,反應在比方說暖氣需求量和房屋的採光情況。而有些學校甚至有夜校或也提供校地給校外人士使用,這些不同的學校用途也會影響學校的能源使用。

因此可以說,所有的節能計畫都受到前述因素左右,而在進行能源計畫時,一定要考慮學校的建築結構。建築結構的資訊愈清楚,則愈能有效執行節能計畫。通常德國學校在暖氣供應的能源耗損上占最高,達85~95%,而5~15%為供電;在能源費用上,暖氣占總費用上的60~80%,電力則占20~40%。

數個節能計畫階段

一個成功的學校節能計畫有賴學生、老師、家長和學校建築負責人的互相合作,尤其是後者因為具備學校建築的經驗和責任,因此他們的配合更顯得重要。

在初始階段,與學校節能計畫有關的如:學校當局、學生、家長、老師、學校建築負責人、顧問、地方政府、環保單位等,必須先提出他們的看法,並且要釐清幾項重要問題,包含:學校節能在合理時間範圍內可達成目標是什麼?目前有那些資料可供參考?要如何整合節能計畫至學校課程中?誰可以在現場提供專家們意見?何處可取得預算?政府單位可以在節能計畫成功後,給予補助嗎?父母和朋友們可以提供協助嗎?這些問題必須在執行計畫的初始階段就釐清。

一旦所有的人均同意該計畫內容,就可以開始執行。執行時,學生和老師的參與是主要的動力來源。建議可以在剛開始時,在班上選定2位能源小尖兵,負責能源計畫的執行。其他同學成立工作小組負責如測量和資料整理等工作,此時也可設立資訊公布站或網站,隨時更新和分享成果。中心任務則負責發現整個計畫需要改進的地方,以及如何落實計畫內容,並在此階段關注意見的交流。

此外,節能計畫也可以結合學校課程,如物理課可使學生練習基本能源測量;學生可以運用數學課來組織數據;上地理課時,老師可以講解世界能源供需情形和氣候保護;於德文課時可以加強學生在小組間的溝通;另學生也可以利用美勞課來製作節能海報等。

學校實施範例

自從1999年8月起,在蓋而森克遜(Gelsenkirchen)的24所學校,聯合進行的「氣候保護計畫(Lessons in Climate Protection)」,已在初始階段後,幫學校節省了8%的暖氣能源消耗,以及12%的電能。該計畫是由地方政府統轄,為相關學校定期召開能源會議與討論會。

其中1所天主教學校因為剛開始時,即著手整修學校建築,而樹立了很好的示範。學生很認真地學習各種節能的方法,例如在冬天時,記得隨手關門以及使用極具效能的燈具。其中一位靈魂人物是學校建築的負責人,他向孩子們解釋暖氣系統,教他們讀電表和量溫度。

另1所學校則以節能為目標,灌輸老師和學生節能的重要觀念,學生在學期末時,都必須接受節能測試,通過的話就獲得證書,這也是他們進級的必要資格證明。待學生畢業離開後,這份證書也成為日後找尋相關工作的最佳證明。

結語

德國各邦的中小學校事實上已實行節能計畫多年,在交流意見上也非常頻繁。雖然學校依其執行人員的不同和想法不同,節能計畫所達成的結果亦有所不同,但其目標都是一致的。學校可能因為某一節能計畫而獲得節能的具體成果,但這都是短暫的,更重要的長遠意義在於,教育孩子們節能的重要性。學校節能不僅需要學生和老師的配合,還必須有科學知識、社會良知、以及有效的溝通技巧做為後盾,也就是說它提供了課程以外更多更實用的知識和觀念。從許多學校實施的成果看來,學生從其中得到很多樂趣,變得更熱衷於節能,而外在的成效則在於為學校形象加分。(作者為本刊駐德國特約記者,讀者可上網bine.fiz-karlsruhe.de查詢相關資訊)

<Box-節能一隅>輕軌列車的節能方式

曾經旅行至歐洲的讀者,一定曾見過忙碌載送旅客的街道輕軌列車(Strassenbahn)。在歐洲規劃良好的城市交通版圖中,輕軌列車穿梭在城市裡,並向外端連接衛星城市與鄉鎮。其載客量高、安全性佳,是一般人通勤的好工具;而外形設計愈來愈具現代感的輕軌列車,也為歐洲城市增添些許生命力。

此類列車除了德奧少數城市,在列車上方架以電網,以電力來驅動列車外,目前大部分已採用石油為主要驅動能源。每天行駛的列車,依載客需要,停靠每個站牌,在高頻率且高能源損耗的停車又開車的情形下,其所耗費的能源就相當驚人。

據德國曼海姆(Mainheim)龐巴迪交通運輸集團(Bombardier Transportation)所發布的資料,一列輕軌列車一般而言每年平均必須執行15萬次的停車又開動的動作,它所耗費的能源費用達3萬歐元。如此高昂的能源費用,與歐洲推行的綠色節能主義相左,因此幾年下來努力研發節能的技術,現在有了具體變通的成果。

節約煞車能源的原理為,在煞車時之動能減少係經由煞車盤摩擦生熱而予以耗損,車輛愈重所產生的熱能愈多。龐巴迪工程師Michael Steiner表示,這些能量不該被浪費掉,而可以利用技術將40%以上的動能經轉換後儲存起來,做為車輛重新啟動的能源來源。

過去,輕軌列車煞車時之動能係經由電動馬達轉換成電能,而輸送至上方的電纜線,然而因為電能無法被儲存,因此必須立即由在附近的其他列車使用掉;但常常附近並沒有其他列車,因此所產生的電能還是被浪費掉。後來有其他的公司發展出大型電池,可以在列車煞車時充電,並在列車又開動時,由電池釋放電能以供使用。缺點是此類電池如同手提電腦的鋰電池一樣,使用壽命只有2至3年,必須不斷換新,導致成本過高,且回收此類大電池也造成環境負擔。

為了解決這些問題,近5年來有了雙層電容器的研發問世。所謂的雙層電容器指的是配有兩層但互相隔離的導體板電容器。它的特點在於具有極理想的儲電能力,且耐久不易損壞。

Steiner表示,雙層電容器就像一個可樂鋁罐的大小。列車使用的大型電池,是由640個雙層電容器所組成,被安裝在一個2公尺長、1公尺寬的金屬盒中,然後裝置在列車頂。列車煞車時,該640個雙層電容器就被充電;列車又開動時,640個雙層電容器就釋放電能供列車使用,因此列車不需要在加速時耗費太多的能源。

依試驗行駛的數據來看,裝配有雙層電容器的列車比未裝有雙層電容器的列車,可節省30%以上的能源,也就是1萬歐元。雖然此類裝置成本仍舊高昂,但以其安裝後2至5年內可回收成本,且使用期長達10至30年而不需更換,仍是目前理想的列車節能方法。(讀者可上網www.wdr5.de的Leonardo-Wissenschaft und mehr查詢相關資訊)


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