淺談台灣新能源的發展與挑戰

Posted on 2016/07/24 in 各國能源使用現況與政策, 環境能源, 環境能源管理, 管理與應用：科技、工程、政策, 能源應用, 能源技術, 能源種類 with 沒有迴響 3,676 views

淺談台灣新能源的發展與挑戰(The Development and Challenge of Renewable Energy in Taiwan)
國立臺灣大學土木工程學系連嘉玟

目前台灣能源來源仍以火力發電為主，目前臺灣火力發電量占比達 76%，其中燃煤 37.6%、燃油 2.8%、燃氣 32.4%、汽電共生 3.2%，再生能源加上水力占比為 4.0%，抽蓄水力 1.4%，核能則為 18.6% [5]。面對全球大量石油開採，能源危機步步接近，各國皆面臨能源轉型，使用再生新能源也成為世界能源發展的大趨勢。在此篇將介紹五種新興乾淨能源：風力發電、海洋能發電、生質能發電、太陽能發電、地熱發電，其中太陽能發電又區分為光電能與熱能。（圖一）

圖一、103 年台灣發電量占比（台灣電力公司提供）

1.風力發電

風力於台灣發展的優勢為成熟的技術、臺灣風場的分布廣泛、風本身也沒有成本或被用盡的問題。風力與太陽能也可以進行合作，形成風光互補的現象。風力在技術上已經達到實作，並且討論與研發亦多。

但風力發電必須遠離都市、且可能有噪音的問題。況且風力的能量密度也較小，由截面積 $$A$$、密度 $$\rho$$ 及流動速度 $$v$$ 的數值代入以下公式比較，可知相同截面積的情況下，洋流發電效率約為風力發電效率的 11 倍，成本效益也較高。

$$\displaystyle \frac{P_{air}}{P_{sea}}=\frac{r_{air}~v^3_{air}~A_{air}}{r_{sea}~v^3_{sea}~A_{sea}}$$

$$r_{air}=1.293~kg/m^3$$
$$v_{air}=5~m/sec$$
$$r_{sea}=1030~kg/m^3$$
$$v_{sea}=1.2~m/sec$$

2.海洋能發電

海洋能方面，洋流供給穩定、且於台灣資源豐富。並且裝置容量可以達 60GW、發電效率高，發電的系統和風力發電原理相同。但由於水的密度太高，加上台灣颱風頻繁，機具的使用年限和後續維修問題都讓政府對此能源的投資卻步。目前擴散式導罩等簡化機具，可以大幅提高發電功率和利用它產生預留浮力，但是雖有團隊研究，也仍在測試階段。

另外海洋能在海洋生態系的維護保存上，被許多環境組織質疑，必須先通過環境影響評估，在相關法規上也還未起步，只能停留在研發階段，直到海洋能發電的經濟效益能被認可。但是撇開經濟利益，海洋能若能順利發展，其可用性、穩定性皆佳，可以永續經營。

3.生質能發電

生質能發電目前大約僅能提供台灣總發電量的 1%，並不如上述海洋能與風能，但是其最吸引開發的關鍵就在於，生質能不但是環保且乾淨的能源，更有減少廢棄物、垃圾、污水、減輕自然環境污染的附加價值。如：都市廢水、廚餘、有機廢棄液體、動物脂肪、油脂作物等等。

日前臺灣與多家廠商簽署基隆垃圾處理土地 BOT 案、臨時建物廚餘處理站問題屢有爭議，可以知道這方面的廢棄物處理一直是臺灣棘手的問題。雖然臺灣垃圾減量的成果，讓各地方焚化廠出現垃圾量不足，出現需要額外噴油發電的窘境。但是目前經濟部及環保署仍協助再生能源業者開發國內垃圾掩埋場沼氣發電計畫，並以台電公司配合購電之方式，推動生質能發電。看好生質能以長久而言，因其天然、乾淨、安全、風險低之優點，而使其在發電的過程中外部成本小、外部效益高，從經濟、環境考量都是值得投資的能源。

4.地熱發電

地熱發電是不需要依靠太陽能量衍生的能源，穩定性又更強。利用地熱發電有數種方法。直接抽地下熱水會造成地層下陷，地底抽出水含有大量礦物質，不妥善處理會造成水污染，目前臺灣南部已有許多地層掏空的危機，欲開發的確應更謹慎。

而目前用水流入地底加溫，成為水蒸汽發電，注入的水可能引起地震，地底流出水蒸汽也有可能有毒物質。利用地熱發電還會造成地底放射性氫氣以及硫化氫外釋。所以在開發上仍有許多要小心的部分，目前臺灣地熱發電廠又重新啟用（宜蘭清水地熱發電廠），成果令人期待。

5.太陽光能發電

雖然太陽能遍及各地、且地屬亞熱帶地區的臺灣又非常蘊含豐富能源，但這種能量非常分散。作為能源，太陽能的利用裝置必須具有相當大的面積，發電密度太低，而原本不需原料成本的優點也被其大量的裝置成本與大面積土地的機會成本掩蓋，而使太陽光能的發展不能擴張。

臺灣雖然炎熱，但雨日太多，實際日照量根據統計亦不如較高緯度的日本與德國。若是落實家家戶戶都能混和太陽能發電使用電力，其實從其他維修、儀器等安裝或改置成本都不符利益，仍需要更多的突破。

6.太陽熱能發電

太陽熱能的運用與佔量又比其他能源少，以接收或聚集太陽輻射能轉換為熱能，目前主要的研發也以太陽熱能熱水器為主，未來尚能往太陽熱能除濕、乾燥、殺菌的方向發展，具備高度前瞻性。但是必須突破建築技術整合、系統控制管路配合、蒐集儲存、如何面對陰雨天耗費大量輔助電能等等重重難關。

小結:

除了上述介紹的六種新興能源外，也有許多國家在發展海波發電、油頁岩的利用等能源方式。台灣由於能提供再生能源發展的天然資源匱乏，發展較為困難，但是面對能源危機，台灣在節能宣導、建築節能設計、相關高用電產品上，都已有逐步的應用及效益，可持續保持及開發永續節能推動。

參考文獻