可再生能源

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11百萬瓦的PS10太陽能發電塔用624個稱為日光反射器的巨大可移動鏡片收集陽光並產生電力。
冰島奈斯亞威里爾地熱電廠
新疆風能塔

再生能源[1]為來自大自然能源,例如太陽能風力潮汐能地熱等,是取之不盡,用之不竭的能源,是相對於會窮盡的石化能源的一種能源。

單單是太陽光就可以滿足全世界2850倍的能源需求。風能可滿足全世界200倍的能源需求,水力可以滿足全世界3倍的能源,生質能可以滿足全世界20倍的能源,地熱可滿足全世界5倍的能源需求。[2]

惟現今人類實際使用再生能源遠遠低於其上述可被開發的潛力: 2008年全球有19%的能源需求來自再生能源,其中13%為傳統的生物能,多半用於熱能(例如燒柴),3.2%是來自水力,來自新的再生能源者(小於20MW的水力,現代的生物質能,風能,太陽,地熱等)則只有2.7%。在再生能源發電方面,全球來自水力的占15%,來自新的再生能源者占3%[3]

另一方面,近年來世界上有些國家也意識到再生能源的重要性,而大力鼓吹,特別是在發電方面,所以風電從1990年來即每年有30%的成長速度,至2010年底全球裝機容量已達175 GW[4](全台灣2009年所有發電總裝機容量為48 GW[5])。另外就個別國家而言:例如德國:再生能源發電從1990年占全部發電量約3.1%,發展至2010年底的17% [6],其中36.5%為風電;33.5%是生物質能發電,19.7 %是水力,太陽光電有12%,有37萬的就業人口[7]
近幾年來,由於氣候變遷對人類帶來的警訊,讓各國政府紛紛思考如何減碳節能,為減少對化石能源的依賴性,有些國家便轉而求救於核能發電,以達減碳又同時成本低廉的效果,惟自2011年311的日本福島核災以後,許多國家原本雄心勃勃的擴核計劃,都大大地受到質疑,極有可能會“棄核轉再”,讓再生能源的發展有更大的空間[8]

根據國際能源總署可再生能源工作小組,可再生能源是指「從持續不斷地補充的自然過程中得到的能量來源」。可再生能源泛指多種取之不竭的能源,嚴謹來說,是人類有生之年都不會耗盡的能源。可再生能源不包含現時有限的能源,如化石燃料核能

大部分的可再生能源其實都是太陽能的儲存。可再生的意思並非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。

隨着能源危機的出現,人們開始發現可再生能源的重要性。一项研究认为,到2050年,可再生能源可以满足全世界能源需求的40%。如果可再生能源技术得到的政府关注和财政支持达到核能在1970年代和1980年代得到的支持,那么风能和太阳能的成本将分别在2020—2025年和2030年与传统发电技术持平[9]

目录

[编辑] 歷史

除了核能潮汐能地熱能之外,人類活動的基本能源主要來自太陽光。像生物能和煤炭石油天然氣,主要透過植物光合作用吸收太陽能儲存起來。其它像風力,水力,海洋潮流等等,也都是由於太陽光加熱地球上的空氣和水的結果。

是最早使用的能源,燒柴在煮食和提供熱力很重要,它可讓人們在寒冷的環境下仍可生存。
傳統的農家動物除了會運輸貨物之外,亦可以拉磨、推動一些機械以產生能源。
磨坊就是採用水能的好例子。而水力發電更是現代的重要能源,尤其是中國加拿大等滿是河流國家
人類已經使用了風力幾百年了。如帆船
自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。
人类很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。
海洋能即是利用海洋運動過程來生產的能源,海洋能包括潮汐能波浪能海流能海洋温差能海水鹽差能等,一些沿海國家的海岸线,就很適合用來作潮汐發電
生物質能是指能夠當做燃料或者工業原料,活着或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料,或者用來生產纖維化學製品熱能動物植物。許多的植物都被用來生產生物質能,包括了芒草柳枝稷玉米楊屬柳樹甘蔗沼氣(甲烷)牛糞等。

[编辑] 概說

人類自遠古起,就知道利用水力,以及風力,所以有人稱為”舊的再生能源方式”,惟自1970年代起,基於石油危機後,讓人們對新能源使用(核能, 風能,太陽能以及生物質能)以及其發展,進入了新的里程碑。 隨著1759年瓦特發明了蒸汽機,人們開始進入蒸汽時代,開始使用煤炭帶動機器,這劃時代的能源使用方式將人類文明帶進了工業時代,大量生產帶來了財富以及舒適的生活,惟同時也帶來了人類萬復不劫的命運:因使用化石能源帶來的各種污染以及氣候暖化等問題。 而且化石能源是有限的,許多礦區早已枯竭,或指日可待,而再生能源卻是源源不絕的。

雖然使用礦來發電的核能並不屬於石化能源, 但是由於鈾礦儲藏量也是有限的, 所以現行核分裂式的核能不算是”再生能源。將來如果核融合式的核能技術有所突破, 核能作為再生能源的可能性和重要性才會增加。

資源種類 2006年消耗量[10] 證實儲存量[11] 可用年
原油(Gtons) 3.90 145.0 37
天然氣(Tm3) 2.85 147.0
煤(Gtons) 6.20 1,000.0 160
鈾礦(Mtons) 0.078 3.2 40

註:T=10E12;

以下係為人類使用再生能源的原因[12]:

  • 科技的進步讓此類能源更加”好用”,
  • 化石能源是有限的,所以其價格會日漸增漲,
  • 某些再生能源(如風能,水力,太陽能)不會排放溫室氣體,如二氧化碳, 增加溫室效應的風險.
  • 為了增進能源供應安全,減少對進口化石能源的依賴,並追求可持續性能源的需求,

甚至,更進一步地,有些國家開始在思考”百分百的再生能源政策”,因為再生能源長久之來被認為,充其量僅能作為化石或核電等能源之補充。然而,德國很多市、縣及鄉鎮正在證明,傳統工業國之能源政策可以被徹底改變,亦即可以百分百地依靠再生能源,並且充足供應工業及現代生活所需的能源。目前在德國約有300個地區(小的只是鄉下小鎮,大的有如慕尼黑之百萬都市)於2010年3月間已宣布:最晚2030年要達到百分百再生能源的目標[13]

[编辑] 各種主要再生能源形式

[编辑] 風能

空氣中隨著溫度高低,氣流會移動,即為“風”, 風力發電機利用風能可以轉變成機械能,再將機械能轉成電能,現代的風力發電機一開始係由丹麥研究進入商業運行,起始於1970年代後期的石油危機丹麥意識到自己國家缺乏自產能源,高度仰仗進口能源將危害國家中長期發展,所以在此危機意識下,大力推動風力發電[14]
現代的風機在1980年後至今有突飛猛進的進步,不論在技術的進步以及成本的下降,都足以和傳統電能分庭抗禮。現代風機的單機容量在1.5-3MW之間。由於風的能量與其速度為2的立方比(8倍),所以風速增加一些些,其能產生的能量就大得許多[15]。一般而言,風機的發電量每年在1500-3000滿發小時之間。
風力發電從2000年至2007年成長5倍,每年以30%成長當中,至2010年的全球裝機容量為175 GW。最近數年來,中國是異軍突起的黑馬,中國風機安裝數量激增,從過去二十年來累積(1980-2001年)的400 MW,一下子近四年來(2007-2010年),單年就分別安裝了3 GW, 6 GW, 13.8 GW, 19 GW,現在達到總安裝容量達44.7 GW,不論是去年單年安裝容量或截至去年的累積容量,中國都榮登世界冠座,而且國內自己的廠商的市占率近90%[16]
在此情況下,中國的風機廠商就將於全球前十名風機廠商名單更加往前[17]:
1. Vestas 12%
2. Sinovel 11% 華銳風電科技(集團)股份有限公司,比2010前一名
3. GE Wind Energy 10%
4. Goldwind 10%金風科技股份有限公司,比2010前一名
5. Enercon 7%
6. Gamesa 7%
7. Dongfang Electric 7%東方汽輪機有限公司
8. Suzlon 6%
9. / Siemens Wind Power 5%
10. United power 4%

在風能的發展值得一提的是離岸風電場,由於海上的風更強以及更加持續穩定,而且海上面積大,所以離岸風電場的規模接近傳統電廠,惟技術上及經濟上都有一些尚待克服的障礙,不過,離岸風電場想必是未來再生能源發展不可或缺的一環。

[编辑] 水力

主条目:水力發電

在水中的能量亦為人類所驅,因為水比空氣的密度高800倍,即使是慢慢流的水都可以產生很大的能量。
基本上有下列數種水力使用方式:

  • 堤壩式水電廠
  • 引水式水電廠
  • 混合式水電廠
  • 潮汐水電廠
  • 海流水電廠
  • 抽水蓄能電廠

雖然水力發電,在種種再生能源中歷史最為悠久,但相關技術仍然有不少更新的潛力。德國南部的水力發電廠,因技術更新而明顯提高效率;意大利及英國經由海流而產電的計畫也都已步入能大規模產電的階段[18]

=== 太陽能 ===

主条目:太陽能

資料原自 太陽能 太陽能一般是指太陽光的輻射能量,在現代一般用作發電。

自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽光曬乾物件,並作為保存食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下,才有意把太陽能進一步發展。

太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。太陽能發電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能,化學能,水的勢能,化石燃料可以稱為遠古的太陽能。

[编辑] 生物質能

主条目:生物質能

生物質能是指能夠當做燃料或者工業原料,活著或剛死去的有機物。生物質能最常見於種植植物所製造的生質燃料,或者用來生產纖維、化學製品和熱能的動物或植物。也包括以生物可降解的廢棄物(Biodegradable waste)製造的燃料。但那些已經變質成為煤炭或石油等的有機物質除外。

[编辑] 地熱能

主条目:地熱

地熱能是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔岩,並以熱力形式存在,是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度,而在80至100公哩的深度處,溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公哩的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。

[编辑] 各國的再生能源政策

世界各國在認識到再生能源的好處後,也想方設法地去推廣其使用,惟基於各國不同的背景及考量,也有採取極不相同的政策以及方式,並達成不同的效果,大體區分有三種政策工具:

[编辑] 固定電價(feed-in-tariff)

最著例為丹麥對風電的鼓勵方式,如前述2.1“風能”,丹麥可算是現代風電的始祖國,她採取的方式是給予一個固定電價,其後1991年德國也採用同樣方式(提供最終用戶電價的90%給再生能源電廠),從此德國風電風起雲湧,開了成功的先河。在2004年丹麥突然放棄固定電價方式而走向“碳憑證”方式進行交易,從此在丹麥本土不再有風機安裝,丹麥風機製造商也紛紛出走,尋求別的生路[19]
鑒於德國風電的所向披靡(在2007年前,德國風電在全球執牛耳,其後被中國取代,如前述2.1“風能”),全球許多國家都紛紛向德國取經,採用此種固定電價收購再生能源發電的方式,著例有西班牙,法國奧地利,中國,加拿大安大略省等國。甚至連英國,作為自由市場的捍衛者,本來十分堅持“固定電價與資本主義精神相悖背”的原則,也因國內的再生能源發展老是一蹶不振,最終也只好於2010年亦採取固定電價制度。另外在風電異軍突起的中國,也是因為過去使用招標制度,而讓風電的發展極為緩慢,最後也在2008年改採固定電價制度,整個風電的裝置容量才有大幅的進展。

[编辑] 招標

作為資本主義的始祖國,英國對上述“固定電價”制度有難以接受的心理障礙,所以從1980年來苦心積慮地設計了風電場的招標,總有人來投標,也常有人得標,可是得標的容量與實際興建的容量差別很大,更不必說和歐陸各國的一比高下了。如上述,後來(2010年)英國終於在2010年放下成見,也對再生能源發電的收購採取“固定電價”制度。

[编辑] 稅收抵免(tax credit)

以“稅收抵免”(tax credit)為手段:代表國家是美國,美國也算是比較典型的資本主義國家,也不太能接受這些“破壞市場機制的手段”例如固定電價制度,他們想到的工具是“稅收抵免”(tax credit),企業如電力公司,可以將公司盈餘拿來蓋再生能源電廠藉以抵稅,此制度也造就了美國風電一時的風光,惟此制度(相對於德國或其他國家的”固定電價立法制”)並不穩定,完全仰仗政府的”施捨”,隨著總統命令延長個幾年或終止,這種三天打漁兩天晒網的情況,導致美國的風電發展從1980年以降,一直是跳躍式成長,有時有,有時沒有。在此制度下,由於欠缺一個長期安定的投資環境,無法進行長期的規劃,也幾乎不可能造就任何產業;而且無法做成“全民運動”(在丹麥以及德國,風場常是當地居民組成”合作社”的共同投資;太陽光伏板更是各家各戶自行在屋頂上安裝的DIY休閑活動),在美國制度下,再生能源的投資,不然只有很賺錢的大企業才玩得起;或是成為投資銀行精心包裝讓投資客節稅的金融衍生性商品。

[编辑] 小結

“固定電價”制度經過事實驗證,是目前全球各國在嘗試各種方式中最有效的政策工具。而且甚至是最節省的,如上述,招標最後還弄得價格比“固定電價”高,主要原因是在招標制度下,乍看很迷人,可以讓最有競爭力的投標人被風場用最便宜的價格興建起來,但是也正由於競標的結果,造成絕大多數的競標案都是低價搶標,最後得標的廠商也因為幾乎無利可圖,造成放棄原有標案,或者演變再次重新招標的情況(延長廠商規劃時間,造成投資成本增加)。招標因為沒有長期的投資保障,所以最後真正興建的再生能源發電廠,常常反而會變得更貴。
新近成功的典範是加拿大安大略省,於2009年9月公布了合理的收購電價後,馬上就成為全球再生能源的大吸盤,許多跨國企業紛紛前往投資以及開發。

[编辑] 再生能源的評價

[编辑] 保護有限的資源

根據國際能源總署的統計,探勘原油的最高點(Peak Oil)是在2020年會達到[20](也有人認為其實在2006年已經達到,這也就是為何自2006年開始,全球大幅發展再生能源),達到這最高點後,隨後能再探勘的原油數量就會減少,而全球能源需求在此時點後卻會增加,所以短中期之內,勢必要讓再生能源扮演重要角色。而且經由使用再生能源,可以減少對化石能源的耗竭,而該化石能源也是化學工業長期仰賴的原料。

[编辑] 氣候保護

使用化石能源排放大量的二氧化碳,反之,若使用再生能源則會使二氧化碳之排放大量減少。
最明顯的例子可舉德國為例,由於德國近20年來各方面鼓吹使用再生能源,其成效極為卓越,所以在2010年節省了1億2000萬噸的二氧化碳,比2009年還更多1億1100萬噸的二氧化碳)[21],也因此讓德國提前達到減碳目標(京都議定書要求要減碳相對於1990年低於8%,而德國早於2007即達減少18.4%)。反觀台灣,2006年的二氧化碳排放量相對於1990卻增加了140% (進口能源值亦於同期增加126%)[22]

台灣即便減碳工作並無實效,惟有限的成績中也可看出再生能源發電對減碳的卓越貢獻:

項目 減量成效(萬公噸)
2006 2007
擴大國內天然氣使用計畫 39.78 83.85
推廣風力發電 17.11 48.57
改善電網結構及輸電線路損失 31.41 28.05
成立政府機關節約能源技術服務團 2.60 3.42
能源產業自願性減量協議推動計畫 - 3.00
持續推廣太陽能熱水系統 28.90 2.70
推廣生質能 5.40 1.91
補助政府機關節約能源改善導入能源技術服務業 0.27 0.72

(出處:經濟部,國家節能減碳總計畫

以台灣為例,上述2007年為例,天然氣使用減碳成效為使用風電的1.72倍,惟就天然氣發電在當年裝置容量為風電的68.17倍(還不含天然氣在發電以外的減碳貢獻),可見使用再生能源發電是最有效的減碳方式。
發電業係造成二氧化碳的最大元兇,全球皆然,例如台灣,60%的二氧化碳來自發電廠,所以改變發電結構是最重要的減碳方式。一台風力發電機組可以達到的減碳效果相當於450公頃的成林(約20座大安森林公園的面積)。全球減碳最好的國家德國目前每年的減碳成效,約近一半是再生能源發電的貢獻。

[编辑] 社會的接受度

大部份的民眾樂見再生能源的增加,即便電價可能漲價都願意。例如台灣在再生能源發展條例於2009年通過後,當年十二月,經濟部委託世新大學民意調查中心對”再生能源政策”進行民調,得到結果:約85%的人聽過再生能源,約89%的受訪者支持政府發展再生能源,約80%受訪者支持使用者付費,約75%接受每月電費調幅在15元以內,約60%使受在30元以內,約48%接受在50元內。
在中國大陸亦同,世界銀行曾對十五個國家人民作過民調,詢問對全球暖化的認知度,有七成的中國人願意支付更高的價格,以對抗地球暖化的問題,因為他們認為”地球暖化是個嚴重的問題”[23]

[编辑] 減少外匯購買化石能源的支出

Renewable 1.jpg

台灣的能源2009年99.37%依賴進口,其中51.8%為原油,30.5%為煤炭,8.39%為液化天然氣,8.72%為核能發電[24]

而提供原油的地區,有81.6%來自中東地區;煤炭有43.3%來自澳洲,40.4%來自印尼。可見地區集中性很強,也反映出高風險性,特別是多戰事的中東地區,而新近(2011年)更為了當地的民主運動,將使能源供給以及其價格之波動,劃上問號[25]
若能增加再生能源使用的比重,可以減少對進口能源的依賴,也相對地減少受能源價格波動的影響,因為風能,太陽能,地熱以及生物質能都是大自然賜予的,不必付費。
2010年台灣為了進口能源,花費了GDP的11.7%(在2008年由於原油價格上揚,進口能源還花費了占GDP的15.3%)[26],自2004年起,台灣每年幾乎要多花2千多億新台幣去購買進口能源,但其原因卻非因為經濟成長增加造成能源需求增加,而是因為國際能源事場價格的波動,每年的2千多億因為能源價格上揚而被吃掉了。若再生能源能夠占能源供給的10%的話,那台灣每年就可省下GDP的1-1.5%的花費,亦即每年可省下新台幣1千多億的花費,而將這些資源再運用在再生能源的研究發展上,則台灣再生能源的發展更為可期!
參見右圖[27],原油價格從1986年的每桶10美元漲到2005年的每桶70美元。而未來的原油價格也伴隨著原油的逐漸枯竭以及中東地區的戰亂,有非漲不可的趨勢。若果,則台灣就要有心理準備,要花上比GDP更多於10%以上多得多(上限未可知)的代價進口化石能源。
亦即,若今日能下決心開始能源結構的轉型,急起直追發展再生能源,明日就可享有穩定能源(供應以及價格)的甜美果實,若任其慣性而貪圖一時之方便,不肯戒掉對化石能源的”毒癮”[28],則日後將被動地受制於其價格的波動,而影響社會以及經濟發展甚鉅,在2008年時原油價格上漲至一桶145美元時,全球許多國家的經濟受到嚴峻挑戰,社會動盪不安,處處有罷工風潮等等。而國際能源總署甚至還發出警訊:至2013年時,原油每桶為200美元)[29],肇因為目前原油價格太低,故石油公司沒有動機去花費更大開採更多石油,物以稀為貴,故價格會上漲。

[编辑] 產業升級

若是不研發再生能源,會失去產業升級的機會,國家將在未來沒有競爭力。

[编辑] 成本

[编辑] 直接成本

化石能源以及核能的價格越來越貴,但再生能源的價格在最近十五年來平均下降了一半[30]。甚至有專家認為,其成本基於大量生產以及技術的進步,至2020年還可以再下降40%。
由於德國的”固定電價法”(FIT),係針對不同的再生能源形式給予不同價格,並予以每年的遞減,在此情況下,可防止過多的補貼,例如在太陽光電,由於價格不錯,而且市場競爭很激烈,特別是來自台灣以及中國大陸的光電業者更逼迫不少德國業者瀕臨破產,所以德國政府在去年(2010年)太陽光電安裝並併聯達7400 MW時,就加快了電價下調的速度[31]。在台灣經濟部於2010年12月17日也有類似的收購電價下調的動作,只是在台灣已安裝並併聯者(而享有該電價者)可能不到20MW。

[编辑] 外部成本

由於化石能源的燃燒會造成對生態以及環境極大的污染,而這些負擔目前並沒有被計算在電價中,而係由全社會的人民來分擔。根據德國專家計算,每度燃煤電廠的電應該要計算外部成本每度6-8歐分(相當於每度新台幣2.4-3.2元),相對的風電的外部成本為每度0.1歐分(相當於每度新台幣0.04元),太陽光電的外部成本為每度0.6-1歐分(相當於每度新台幣0.24-0.4元)。以此計算,2007年德國的再生能源發電,讓全社會節省了58億歐元的外部成本(相當於新台幣2320億)[32]

[编辑] 再生能源的競爭力

在台灣,再生能源視種類,有些已經可以和傳統能源平起平坐了,以下為台電收購民營傳統能源的電價:

電廠名稱 燃料別 購電價格 度/元
長生電廠 天然氣 4.32
國光電廠 天然氣 3.99
星能電廠 天然氣 4.00
森霸電廠 天然氣 4.01
新桃電廠 天然氣 3.77
嘉惠電廠 天然氣 3.66
和平電廠 2.46
麥寮電廠 2.32

資料來源:台灣電力(股)公司,2011年預算書

理論上[33],台灣的風電在風資源優良的地區為每度3元新台幣,在比較普通的地區就需要每度3-4.5元新台幣,若此,則現在即已可和天然氣發電相抗衡。
太陽光電則還需要較長的時間,目前的價格在每度10元新台幣上下,德國ISE研究機構指出[34],可能於2030年間,可以達到每度2.5-3元新台幣,也就和傳統發電業打平了。另一方面,傳統發電業勢必不會停留在上述價格,如上所述,基於種種原因,石化能源價格一定上漲,屆時(例如2030年間)則可能比現在為兩倍或更貴的價格。

[编辑] 分散型的發電方式

從傳統發電方式走向再生能源發電方式,將對整個電業的結構有鉅大的改變,首先,不再是一個集中的大電廠例如1000MW的燃煤電廠進行發電,而是由各個小型分散型的發電系統進行發電。
而且,在此結構下,不必再像中國西電東送,或像台灣南電北送,而多半由發電的當地就消化了。如此可節省大量的因運輸而損耗的能源。另外,在分散型的發電方式概念下,也應該去推動真正的汽電共生[35],而集中型的發電廠往往無法利用廢熱,就任憑浪費在大氣之間,極為可惜。
而且,在分散型的電力系統下,風險也相對地分散了,而不是集中的,例如在今年(2011年)311日本複合災難發生時[36],風電在這次日本大地震中生存的下來,也在大停電的同時發揮它不需任何燃料,僅僅仰仗風力即可發電的特質,使日本在大地震期間。還能有提供照明等電力供應的功能。此不但印證了風電是安全可靠的,並且也因為其分散型的發電,才能在災難或事故發生時,不致全地區陷入無電狀態。

[编辑] 對生態環境的影響

在談論"對環境的影響",可以依“產品生命周期”分成三個階段:製造, 營運,還有最後報廢 ,如下依各種能源發電形式說明之:

[编辑] 燃煤發電

為了有所比較,先在此介紹一下“燃煤發電”對生態環境的影響。從煤礦開始至採煤,都是對生態極大的破壞。其影響面積以及過程中排出的粉塵以及各種有毒物質的污染,都是有害健康以及環境的。舉德國為例:每年針對魯爾區竭煤以及硬煤所給予的補助種類可見:對地下水被超抽以及回復露天採礦地給予每年5億歐元(相當於新台幣200億),以及將30萬民眾移離原有居住地區,並俢護超過100平方公里的面積等。
而燃煤發電亦極為污染,產生二氧化硫,灰渣等,當然二氧化碳就更不必說。

[编辑] 太陽能

太陽光電板的生產技術還在不斷進步當中,就多晶矽光電板而言,其回收所需能源應花費約3.5年,就單晶矽光電板而言,其回收所需能源應花費約0.5-1年,而太陽光電板的設計夀命在20-30年。 在太陽光電板的製造過程,平均每一kW(千瓦)會需要12克的有毒重金屬,這種有毒重金屬不會伴隨著產品,而是殘留在工廠。所以製成的太陽光電板本身是無毒而可以作為回收使用的[37]。太陽光電板中含碲化鎘者(First Solar為著例),則該晶片本身含有毒的重金屬,可是晶片本身還是可以回收使用。

[编辑] 水力

最被詬病在大水電的興建,所以全世界對"再生能源"定義中,水力是只有小水力(小於20 MW),大水電像中國的長江三峽對生態、人文 以及社會結構的破壞是極驚人的(沿路淹了無數個村莊 ,並強迫一百萬移民至崇明島等等)。

[编辑] 風力

風電產生電的過程中,最為人詬病者為噪音,保持適當距離或改良設計就不會發生困擾,目前甚至已經有產品已經安靜到可以放在住家屋頂。另外有關與鳥類衝突的部份,請詳見下6.7「風機會傷害鳥類?」。此外,其他廢棄物、廢水、廢氣等都不會排放。至於日後報廢,整座風機都可以重新回收,其中82%是來自鋼鐵,8%是玻璃纖維的葉片部份,還有3%是銅,另外7%是、電子以及一些液體[38]

[编辑] 生物質能

在利用生物質能的方式若是用燃燒者,則在燃燒過程中,視其內容物而可能會釋放出傷害健康的物質,例如氮氧化物二氧化硫、以及粉塵等,在德國,此類的爐子有相關規定限制其臨界值以及有不同的過濾方式。
此外,針對種植供給生物質能的經濟作物,所使用的農地可能會與種植糧食作物的農地會有衝突,也會跟需要保護的生態敏感地衝突,例如在熱帶種植的棕櫚油就常被人批評,因為熱帶雨林具有維護物品多樣性以及儲藏二氧化碳的功能,一旦被放火摧毀殆盡,大量的二氧化碳又在燃燒過程中被釋放出來[39]

[编辑] 與電業自由化的關係

在德國已開放電業自由化十幾年了(自1998年4月),可是還離真正的自由競爭市場很遠。因為有四家大電力公司還占有82%的市場,這種寡頭獨占並利用其市場地位進行不公平競爭的現象,已多次被歐盟公平交易委員會所叱責[40]
德國的再生能源法讓所有的再生能源業者,不論是個人或企業都可以帶著自己的發電廠參與市場,再生能源業者可以自由使用這四家大公司的電網,可是要支付過高的“過路費”,這種現象是極為不公平的,所以有不斷地呼聲要求電網應與電廠經營分開[41],以免“球員兼裁判”造成不公平競爭,最終肥了電力公司,吃虧的還是最終消費者。

[编辑] 台灣對再生能源的各種疑慮,與某再生能源推動組織的回應

[编辑] 再生能源太貴?

請參照上述「再生能源的競爭力」的說明。
台電收購民間電廠燃煤的價格在每度2.5元,收購天然氣發電在每度4-5元之間,而收購風電只有每度2~2.61元,若給風電一個相當於天然氣發電的價格,台灣風電一定可以蓬勃發展。 風力發電可以能讓台灣早日脫離對化石能源依賴。
另外有一個有趣的現象可以供讀者參考,在德國因為使用再生能源發電甚眾,所以反而穩定了電價持平,因為去歐洲電力交易所購買電能者,都有急需,所以購得的價格都比較昂貴,因為在德國有再生能源發電作靠山,所以電力公司減少了許多必須去歐洲電力交易所購買電能的需求,此部份節省的費用在2008年為38億歐元(相當於1520億新台幣)[42]
如果不現在馬上立即開始進行能源轉型,逐步脫離對化石能源者,國際原油的價格勢必在未來會上揚,不論是為了原油日漸枯竭或政治或其他原因,我們在過去20、30年的經驗中已經很清晰地看到一桶原油從美元10元漲到80,曼近(2011年4月3日)油價甚至因中東政治紛擾的局面,突破118美元[43],還有記憶猶新的2008年7月飃到145美元。而國際能源總署也發出警訊:至2013年時,原油每桶為200美元)[44]。並參見前述4.4減少外匯購買化石能源的支出。
除了原油價格讓人心驚膽跳外,煤價也不遑多讓,2008年的高漲還記憶猶新,最近(2011年4月3日)中國大陸中央政府[45]也緊急下令,要求各地煤以及電的價格不准漲,並保障供給。在大陸投資的台商,對限電以及缺電都有深刻體驗。
在此情況,不馬上開始進行能源轉型,就會讓我們在可預見的未來,付不起目前日常生活慣以為常的電費或汽油。亦即,沒有再生能源,我們日後的生活會變得非常昂貴。現在要付的,只有小小的差價;日後要付的,只怕有錢也沒地方買。
另外一個問題是說,再生能源的技術會一直進步,如果國家在此缺席,未來就失去了一個重要產業及很多的工作機會,因此以相當的成本補貼再生能源發展可以維持國家競爭力及降低失業率,這種錢省不得。
美國總統歐巴馬先生呼籲美國要“爭取能源獨立”,以免受國際油價的驚魂迴盪[46]

[编辑] 再生能源不穩定?

有人聲稱:再生能源並不穩定。
而事實上,在再生能源發電比例不超過電網20%內,電網本身的設計,都不需要作任何的調整。全台灣為一電網,容我們暫且「夢想」一下20年後,台灣再生能源發電甫滿20%,屆時德國以及其他西歐各國的再生能源發電比例超過20%已10年以上了,他們早已研究出如何因應的技術對策,台灣應不必過於焦慮,更何況我們現在還不到1%,更無需太過杞人憂天。
更何況現代科技不斷地進步,拜賜氣象精准預測,也能讓電力公司及時掌握風電的輸出以及產值,而且一地區例如台北風小的時候,可能彰化風正吹著大,並非在全台灣各地的風速,在同一時間都是一樣的。風力發電也很適合使用壓縮空氣儲能的方式,這樣風力發電更容易支援尖峰需求
而且各類的再生能源也互相支援,例如夏天若風比較小,可是陽光很充足,此時就要多依賴太陽光電來發電;若連陽光變弱,空調需求也會下降、還有生物質能以及地熱能發電;在冬天,若陽光不夠充足,風正強勁地吹著,所以也不必擔憂會停電。
另一方面,風力發電的燃料是來自大自然,但傳統化石能源的燃料來源卻必須受到國際市場價格波動的影響。價格的不穩定,對國家經濟及社會影響更巨大。

[编辑] 在設置再生能源發電設備後,得同時有「影子發電廠」(備載電力)支持?

有人說由於設置再生能源發電設備後,由於再生能源不穩定,所以必須同時有”影子發電廠” (備載電力)支持,而這種”影子發電廠” (備載電力)正是製造污染的傳統發電廠。所以等於算白設(再生能源發電設備)。這種說法是憑空臆想,缺乏事實根據的。
而真正的事實卻不是如此:因為德國再生能源比例較高,我們舉此為例,在德國2000-2009年間增加了20 GW的風電容量,如果上述說法是真確的,那在同一時期,德國就應該增加20 GW的傳統電廠作為”影子發電廠” (備載電力)以伴隨,例如燃煤或天然氣發電廠;而事實上,在此同一時期,有超過12 GW的核電廠以及燃煤電廠被關閉[47]

[编辑] 台灣的自然條件不合適再生能源?

有人說台灣地小人稠,沒有空間設置風機,也沒有足夠的屋頂安裝太陽光電板。
正因為台灣地小人稠,又有火山地震,又如何合適設置核能發電廠,萬一核安事故發生,這麼小的島,這麼多的人,要撤離到何處呢?
有沒有空間設置風機,有沒有足夠的屋頂安裝太陽光電板,不妨讓事實自己說話:
請看在德國魯爾區有類似台灣的面積,卻已安裝了2500台風機,在台灣目前才安裝了200台風機。

台灣(2007年) 德國盧耳區(2007年)
面積 35,081m2 34,083m2
人口數 約2300萬人 約1800萬人
風機裝置台數 155座 約2500座
風機裝置容量 282MW 超過2600MW

再舉個例子,在西班牙Castile La Mancha省有個小城市叫Albacete面積有1141平方公里,安裝有超過1GW(1000MW)的風機[48],另一叫La muela的Aragon的小鎮,面積166.1平方公里,至2005年止,已裝設235MW的風機。而台灣有3萬6六千平方公里,卻擔心沒有地方安裝風機?
另外,在台灣也常有人說台灣的自然條件包括地理環境並不適合風電,最多也就在陸地上只能安裝個1000 MW就很多了。
就此論點,不妨參考20年前在德國的經驗,當時也是有很多專家學者在對再生能源以及風力發電的未來發展作各種科學的預測以及評估,建立諸般模型等等,然而最終的事實卻印證:所有的預測,都遠遠低估了再生能源以及風力發電的發展,只有一個機構作的預估是比較接近實際的發展:綠色和平組織,而當時它劃出來的曲線被專家學者嘲弄為”唐吉訶德的不切實際”。
我們呼籲台灣政府,不要因為低估再生能源發展的可能性,而就一開始就扼殺它的發展,請給它一個生存的空間,讓它給台灣帶來乾淨能源的明天。

[编辑] 台灣夏天用電高,風能太小?

台灣風場的日平均發電圖
台電公司夏季日負載變化圖

並請參考上述「再生能源不穩定?」的說明
有人說「台灣夏天用電高,風能太小?」而事實上是,所謂的有風沒有,只是相對的說法。的確,台灣冬天東北季風特強勁,發電容量達百分之五十以上,而台灣夏天的風再差,也相當於德國平均風場的風資源。我們還怨天尤人什麼呢?應該認為臺灣已經擁有相當優良的條件。
若我們觀察一天的風資源,起風時間與人的作息相呼應,一般在早上八點開始起風,十點起入高峰,至晚上六點風又弱下來,晚上風就小多了,這和台灣每日用電習慣相同。可參考台電公司夏季日負載變化圖。
左圖為台灣風場的日平均發電圖,可以清楚看到台灣的風多半在日天吹,亦即從早上十點至下午六點,也正是一般人工作的時間,此種「日分布圖」正與台灣用電吻合。
在未來,壓縮空氣儲能技術可以有效減緩風能不穩定的問題,甚至可以用再生能原能源來應付尖峰用電。

[编辑] 再生能源根本無法滿足現代工業需求?

歐洲各國對再生能源的規劃

有人懷疑在高度發展的工業開發國像台灣,再生能源如何能滿足其需求?試問德國的工業化程度比台灣如何?又丹麥以及西班牙呢?為何他們的再生能源發電占到全部發電中的兩位數,而台灣卻連1%都辦不到?
再試問,誰能保證未來三十年或四十年的化石能源供應,能滿足屆時的能源需求[49]
而與經濟相關問題是,再生能源在未來必將更為便宜普及,如果現在不研發再生能源,那臺灣就會錯失很重要的經濟支柱。
這源源不斷的再生能源,是不會被「耗盡」的;只是需要被正確的使用,完全滿足人類的需求也不是不可能。這項變革需要決心以及毅力,需要立即著手改變能源結構,馬上戒掉對石化能源的依賴心態,需要對電力系統的結構進行調整,並且斷除電力公司的壟斷情結。各種不同樣態的再生能源例如風力,太陽能,生物質能以及地熱能,其能提供的能源遠遠超過人類的需求,所以要及早規劃並且追求百分百的再生能源!
左圖表是各國對再生能源的規劃。 

國家 2006現況 2020目標
瑞典 40.0% 49%
奧地利 23.0% 34%
丹麥 17.0% 30%
法國 10.0% 23%
西班牙 8.7% 20%
德國 5.8% 30%
義大利 5.2% 17%
荷蘭 2.4% 14%
英國 1.3% 15%
台灣 1.0% 8%(2025年)

德國環保部曾作過「百分百的再生能源」的研究,得到如下的結論[50]:

  • 有效地使用太陽能的熱能,可供應德國1/8的熱能需求;
  • 如果德國1/10的屋頂安裝太陽光電板,可供應全德國的電能;
  • 生物質能可供應1/4德國的各類能源需求,而最多不超過使用農地的1/4;
  • 將目前陸上以及海上風場的裝置容量加倍,即可供應德國1/4的電能;
  • 地熱能可供應德國一半的熱能以及電能;
  • 水力發電可供應德國1/4的電能。

在德國,再生能源法中開宗明義即有明文規定:“2020年再生能源發電應達30%,並且在日後不斷持續地增加”[51]。事實上,以政府保守的估計[52],至2020年再生能源發電應可達38.6%,法律規定的30%可輕騎過關;而依再生能源業者的評估,再生能源發電甚至可達47%的比重[53]
此外,德國政府並規劃在2030年前達50%,並追求2050年後能百分百的再生能源[54] 。惟有不少專家以及業界批評此目標過於保守,而呼籲要在2030年前,達到百分百再生能源發電,並且完全自主,不仰賴與他國交換或買進電源,要做到此(百分百再生能源發電)必須要及時地關閉傳統電源,並且調整電網結構以及電力貯存功能(例如抽水蓄能電廠)等措施配合[55]


德國如此,台灣政府有什麼規劃呢?台灣政府規劃在2025年再生能源發電達8%(請注意德國是立法規定2020年達30%,而事實上應可達50%),而且大部份的目標達成是靠2020年以後完成,所以現在不必開始太過努力,甚至不准進行,因為台灣政府訂有每年再生能源發電之目標,並要求再生能源設備設置者應進行設置之認定,在有超過目標之虞時,就會不予認定。

下表為2009年世界各國能源發電結構比較表,由於可知台灣再生能源的比例實在太低。

水力 火力[56] 核能 再生能源[57] 總計
台灣 2.8% 78.7% 18.1% 0.3% 100.0%
澳洲 4.7% 92.8% 0.0% 2.5% 100.0%
奧地利 61.5% 26.4% 0.0% 12.1% 100.0%
比利時 1.9% 39.4% 51.9% 6.7% 100.0%
加拿大 58.9% 24.6% 14.5% 1.9% 100.0%
捷克 3.6% 60.6% 33.1% 2.7% 100.0%
丹麥 0.1% 70.5% 0.0% 29.5% 100.0%
芬蘭 17.8% 35.9% 32.8% 13.5% 100.0%
法國 11.4% 10.3% 75.6% 2.7% 100.0%
德國 3.9% 59.3% 22.6% 14.1% 100.0%
希臘 10.1% 86.0% 0.0% 3.9% 100.0%
匈牙利 0.6% 48.7% 43.0% 7.7% 100.0%
冰島 73.0% 0.0% 0.0% 27.0% 100.0%
愛爾蘭 3.8% 70.5% 0.0% 25.7% 100.0%
義大利 18.0% 75.6% 0.0% 6.4% 100.0%
日本 7.9% 63.2% 26.8% 2.1% 100.0%
韓國 1.3% 65.1% 33.1% 0.5% 100.0%
盧森堡 7.8% 26.8% 0.0% 65.4% 100.0%
墨西哥 10.8% 84.4% 4.3% 0.5% 100.0%
荷蘭 0.1% 81.6% 3.6% 14.7% 100.0%
紐西蘭 62.7% 31.8% 0.0% 5.4% 100.0%
挪威 95.7% 3.3% 0.0% 1.0% 100.0%
波蘭 2.0% 93.7% 0.0% 4.3% 100.0%
葡萄牙 17.9% 61.6% 0.0% 20.4% 100.0%
斯洛伐克 17.9% 26.3% 53.7% 2.1% 100.0%
西班牙 9.9% 56.1% 17.9% 16.1% 100.0%
瑞典 48.8% 3.0% 37.4% 10.8% 100.0%
瑞士 54.7% 1.3% 40.4% 3.6% 100.0%
土耳其 18.5% 80.4% 0.0% 1.1% 100.0%
英國 2.4% 73.3% 18.6% 5.7% 100.0%
美國 7.1% 69.3% 19.8% 3.8% 100.0%

*資料來源:國際能源總署(International Energy Agency), Electricity Information 2010.經濟部能源局,能源統計年報。

(以上資料由陳惠萍整理)

台灣政府對再生能源實在稍嫌遲疑與保守。

[编辑] 風機會傷害鳥類?

在台灣有許多賞鳥的團體,台灣也有許多候鳥經過,是台灣珍貴的自然資產。風機通常不會和鳥類發生衝突,只要在規劃階段對於此問題進行了解以及溝通。
大部份的鳥類會在風機葉片的上方或下方飛過,對鷹類以及蝙蝠的保護,可在選址時較為注意或暫時的停機來進行。
事實上,果真被風機撞擊到鳥類並不如想像地多:德國自然保護團體NABU曾對“風機與鳥類”進行調查,得到結論:在德國,每年因風機撞擊的鳥類約有一千隻(德國境內目前有兩萬多台風機)[58],相對於交通以及高壓電線桿每年平均殺死五百至一千萬隻鳥[59]
想要保護鳥類,改善風力發電機設計是應該的,但是高壓電桿、玻璃、路燈等人造物品的問題更大,需要大規模的改良。

[编辑] 颱風地震一來,風機就倒了?

風機的設計生存風速是70米/秒,所以在有強勁颱風持續吹70米/秒一陣子後,風機有可能無法生存。不過,這很少發生。例如美國Katria颱風在陸地上的風速就小於70米/秒(62.6米/秒)[60]

另外,比較新近的例子是日本的地震海嘯,在今年311發生的大地震中,許多供電系統遭到破壞(例如核電的備用電力被摧毀),惟風機仍屹立不搖,並沒有被摧毀,還持續供電[61]。並參見上述”分散型的發電方式“的說明。

[编辑] 減碳或使用再生能源會讓經濟成長緩慢,會讓人民變窮?

德國已成功將經濟成長以及溫室氣體排放脫鉤。以經濟現代化結合自然生態保護,有效運用自然資源,並保留自然的再生能力,請參見下圖。
台灣人民也不一定都願意用健康去換取財富,而且根本不必如此,我們可以看到德國的例證,如果能夠開發大腦,利用科技開創綠色能源以及綠色產業,它們將帶來新的工作以及投資機會,也是近年來各國競爭的利基所在。

[编辑] 台灣的電網與歐洲不同,是獨立電網,不可以容有太多的再生能源?

這是似是而非的說法。以下圖葡萄牙及西班牙為例,雖然西、葡都是歐陸電網的一部分,但是由於輸電線路的限制,各國能調節的電量其實仍有限制,而非想像中毫無限制地可以互相進行電力支援。以葡萄牙為例,其與西班牙只有1.5GW的電力交換容量,但其風力發電的裝置容量已高達3.5GW,西班牙則只有3.1GW的電力調節容量,但其風力發電的裝置容量已高達19.1GW,由於可知,以台灣是獨立電網,擔心再生能源不穩定而不願調高再生能源發電比例的說法並不正確。
另一方面,依歐盟計劃,整個歐洲的電網內的再生能源比例也在2020年前,要達到20%(本來有意增加至30%,惟因2009年哥本哈根氣候談判破裂,故歐盟不再增加至30%),而且在2020年後,歐盟還將持續增加再生能源的比重,在此情況下,上述說法也就不攻自破了。
最近經過日本311核災,德國以及歐盟都有可能更加快其開發再生能源的步伐,其具體研商結果,將拭目以待。

[编辑] 參見

[编辑] 參考文獻

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  39. ^ 參見第15頁 of http://de.wikipedia.org/wiki/Erneuerbare_Energie
  40. ^ 參見第1頁of http://www.unendlich-viel-energie.de/de/panorama/20-gute-gruende.html, 德國環保部網站上資料。
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  45. ^ 工商時報2011年4月3日,第一版。
  46. ^ 工商時報2011年4月3日,第一版。
  47. ^ 參見第14頁"Der volle Durchblick -- in Sachen Ernererbare Energien" http://www.unendlich-viel-energie.de/uploads/media/AEE_Durchblick_Erneuerbare_Energien_jul10.pdf 德國環保部網站上資料。
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  49. ^ 參見第18頁"Der volle Durchblick -- in Sachen Ernererbare Energien" http://www.unendlich-viel-energie.de/uploads/media/AEE_Durchblick_Erneuerbare_Energien_jul10.pdf 德國環保部網站上資料。
  50. ^ 參見第18頁"Der volle Durchblick -- in Sachen Ernererbare Energien" http://www.unendlich-viel-energie.de/uploads/media/AEE_Durchblick_Erneuerbare_Energien_jul10.pdf 德國環保部網站上資料。
  51. ^ 請參見EEG該法第一條第二項:.....verfolgt dieses Gesetz das Ziel, den Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2020 auf mindestens 30 Prozent und danach kontinuierlich weiter zu
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  53. ^ 參見第18頁"Der volle Durchblick -- in Sachen Ernererbare Energien" http://www.unendlich-viel-energie.de/uploads/media/AEE_Durchblick_Erneuerbare_Energien_jul10.pdf 德國環保部網站上資料。
  54. ^ 參見德國政府對未來能源的規劃 http://www.erneuerbare-energien.de/files/english/pdf/application/pdf/energiekonzept_bundesregierung_en.pdf  德國環保部網站上資料。
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  58. ^ 詳見德國風能協會之統計 http://www.wind-energie.de/de/statistiken/
  59. ^ 請參見第14頁,http://de.wikipedia.org/wiki/Erneuerbare_Energie
  60. ^ 140 mph = 225.4 km/hr = 62.6 m/sec 參見當日報導US Today.
  61. ^ 請看相關報導: http://powerofwind.tumblr.com/post/3926517785/battle-proof-wind-farms-survive-japans-trial-by-fire

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[[1]] Photovoltaik Informationsportal aus Deutschland. Umfangreiche Infos im Internet

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