德國再生能源村 Feldheim—能源轉型的挑戰

德國再生能源村 Feldheim—能源轉型的挑戰(Feldheim: a Germany’s renewable energy village)
國立臺灣大學土木工程學系 連嘉玟

再生能源村費爾特海姆(Feldheim)

費爾特海姆 (Feldheim) 位於柏林郊區，為人口僅 150 個人的小聚落。1998 年德國走向經濟自由化，揮別過去只有少數幾家能源集團壟斷的市場的情況，加上德國的能源轉型計畫 (Energiewende) 的政策鼓勵，經營再生能源成為一些產業不發達的偏遠鄉鎮的選擇。

1. 發展再生能源的動機：
   雖然費爾特海姆在 1995 年就興建了第一座風力發電廠，但村民仍主要以畜牧和務農維生。直到 2008 年德國市場景氣慘淡，農作物與奶製品行情不佳，讓村民開始慎重考慮再生能源投資。因此村民與知名再生能源公司「能源」 (Energiequelle)合作，由企業介入經營，發展再生能源。

2. 再生能源發展項目：
   由於畜牧發達，首先發展的為沼氣發電。而後能源公司相中當地地廣人稀且風力強勁，發展風力不但發電效率高、發電機組也能遠離民宅興建消弭運轉時產生的低頻噪音問題。最後太陽能發電、獨立電能輸配網絡也都成為費爾特海姆的再生能源發展項目。

3. 發展為另類的觀光業：
   而自從日本福島核災後，隨著再生能源議題被世界各國重視，費爾特海姆發展自己的能源網，大量運用沼氣和風力等再生能源的模式吸引世界各地生態遊客、日本、澳洲、加拿大、中東等地區政府蒞臨考察，觀光客因此湧向這個本來不起眼的農村。

費爾特海姆 (Feldheim) 如何做到能源自給?

1.沼氣發電 (Biogas power) [1]

政府為了處理這些因畜牧所帶來的大量的排泄物，十年前就開始鼓勵農民將有機廢棄物投入沼氣發電。沼氣發電廠中瀰漫著像是麵糰發酵的味道，動物的排泄物和玉米、麥粒等能源作物在密閉的發酵空間裡混入，經由發酵的過程釋出蘊含的化學能，產生甲烷、二氧化碳、少量的硫化氫等氣體，並利用集氣袋收集儲存，再燃燒轉變成供人類使用的熱能以推動馬達發電。

自 2008 年以來，費爾特海姆就有了自己的沼氣廠，每年運轉超過 8000 小時，產生 275 萬千瓦小時的熱能，大約為 415 萬度電。透過熱能和電能的產量換算，能源轉換效率達 80％。這裡的居民每年也因此節省了 259000 升的燃料油。綜觀而言，德國像費爾特海姆這樣的沼氣發電廠就有八千多座，足以滿足八百多萬戶的家庭電力所需。

沼氣發電可以減少當地的廢棄物、汙水、髒空氣或排泄物等汙染外，也可以減少人們對石油的依賴，發電過程中所產生的廢熱回收還可做成農作物和民眾熱水的來源，或是直接注入瓦斯管線，剩下的殘渣作為堆肥等等利用。德國畜牧產業發達，能夠有效利用有機廢棄物，也能分散發電來源。

2.風力發電 (Wind Energy) [2]

費爾特海姆當地居民與能源公司 (Energiequelle) 各自出資 3000 歐元（約台幣十萬元），由能源公司管理風電場，居民把農地出租興建風場。當地的風力發電場目前已經有 47 個渦輪機，每年能夠生產 175 兆度的電力。德國北區地勢平緩，利於風力發電，賣電的稅收是地方政府的重要財源。

風力發電的優點是沒有燃料問題，不會產生輻射與二氧化碳。不過，風電場在葉片轉動時發出噪音。因此各地在規劃風場用地的時候，都有明確的建議住宅區方圓的 1 千公尺內不得設置風機。對比之下台灣風力發電機距住家的最低距離管制僅為 60-250 公尺，完全不符合世界各國平均的 470-700 公尺左右距離的標準。

3.太陽能發電 (Solar Energy)

太陽能發電屬於低風險並且高獲利的產業。首先，太陽板的設備的成本較其他再生能源低廉，再者太陽能板安裝方便、規模小而限制少。德國政府大力扶植太陽能，不只費爾特海姆，德國各地的太陽能發電的使用率皆非常高。不過不同於一般家庭式太陽能發電，2008 年能源公司使用距離農村約五英哩的軍事用地發展大規模太陽能發電，現場有近萬片的太陽能發電模組，每年大約生產 27 億度電。

4.發展專屬電網 (Electrical Grid)

在自給發電的道路上，最重要的就是於 2010 年才發展的專屬智慧電網，除了電網獨立外，電網依照不同時段用電量供電，達到節能效果。

小結

雖然再生能源村費爾特海姆成功的做到了能源自給。但是台灣在地形、腹地、氣候等天然條件或風土民情等文化條件上都與德國有所不同。像是風力發電，台灣由於平地人口密度高，幅員狹長，無法提供大片土地密集建造風機。並且風力不穩定，隨著季節風力和風向時常改變，能量無法集中。至於太陽能，雖然台灣位處低緯度地區，氣候環境遠比德國炎熱，但是台灣降雨日過多，實際的日照時間不多，僅高屏地區發展太陽能有較好的效益。

另外德國電費約為台灣的四倍，民眾對於非再生能源的接受度和認知不一樣。根據德國 2014 年民調顯示，民眾能接受自己住家的附近興建風場與太陽能發電，且兩者遠遠高於火力發電廠和核電廠。政府對再生能源可以提供的支援與投入成本也不同，台灣往往在經濟效益評估上，會因為規模較小，而無法回收再生能源的開發成本。但以長遠發展而言，政府仍然致力於研究適合台灣發展的再生能源產業，例如洋流發電、地熱發電等，都尚有研究空間。但無論如何，德國的再生能源村能給予我們一個新的能源革命思潮，打造乾淨的能源，不再只是紙上談兵。

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參考文獻

1. The German Energiewende. http://energytransition.de/
2. Feldheim: Germany’s renewable village ― Deutsche Welle. http://www.dw.com/en/feldheim-germanys-renewable-village/a-18466800
3. 林育立（2015）。在地的能源革命：德國能源村的故事｜新頭殼。http://newtalk.tw/news/view/2015-04-09/58729
4. Why a small German village bet big on renewables — GreenBiz. https://www.greenbiz.com/blog/2014/02/13/rural-german-village-feldheim-power-clean-energy
5. 能源農村費德爾Feldheim 128人小農村 電力自給自足還自建電網｜合作找出路–2013花東合作論壇。http://reader.roodo.com/eastcoop/archives/25702402.html
6. The biogas plant in Feldheim — Neue-Energien-Forum Feldheim.http://nef-feldheim.info/biogas/?lang=en