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財團法人台灣永續能源研究基金會
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永續能源技術發展

壹、 太陽能光電能:
太陽光電發電系統可以解決能源的永續性問題,具有低成本併聯發電優勢。自1990 年代開始,每瓩太陽光發電的價格持續下降,而 2003 年最突出的相關活動 包含獨立型光電系統所需之獨立式發電系統和品質認證。在日本所舉辦的第  10 屆 IEA PVPS(Photovoltaic Power Systems)國際會議使得世界眾多產學專家德以交 換資訊和相關政策與市場的不同看法。未來,IEA PVPS 將會朝以下幾項工作領 域前進:
1.國際合作,結合建築師、營造師、經濟專家、都市計劃者、太陽光電產業與 教育部門等專家一同提出經濟面、制度訂定面、技術面議題(都市大規模的 太陽光電應用)。
2.在開發中國家共約有 164 萬人沒有電可以使用,太陽光電將要如何達到「千 禧年發展目標(Millennium  Development  Goals)」(開發中國家的太陽光電應用)
3.大規模太陽光電的主導性系統之專案研究與實際建議(適於所選定的沙漠地 區)以提供實際應用(超大規模太陽光電系統)之通用規範。
4.提供太陽光電運轉成果之技術資訊。
 
貳、 太陽能加熱和冷卻
2004  年時,一項發展與測試太陽能加熱與冷卻系統的計畫之執行協議(the Programme to Develop and Test Solar Heating and Cooling Systems, SH&C IA)延伸 到產業界以增加合作效益。合作關係不僅是國家與國家間,亦有各部門間,這項 計畫已建立一份認知章程(Memorandum of Understanding),包含歐洲與北美在太 陽熱能的貿易交流關係。為了達到個別目標,一份贊助相關活動的合約因應產 生,其內容如下:
1.針對太陽熱能潛力將可於 2025 年達到 OECD 國家的總能源需求的 10 ~ 15%之前瞻性看法達成共識;
2.提高國際間與國內政府對於太陽熱能應用之高潛力的認知;
3.結合研發成果於新產品與服務中,以拓展新的應用與市場。

參、 氫能 氫是宇宙中蘊藏最豐富的元素,在製備大部分的燃料上扮演著重要的地位。IEA 的氫氣執行協議(Hydrogen Implementing Agreement, HIA)在提供領先的技術建議 上的需求日漸加增。2004  年間,HIA  會員國和活動增加,達到了兩個主要的里 程碑。第一個是開始了一份名叫「追求未來」的報告,這份報告內容為氫氣的製 造、應用、進步,以及 HIA 的相關活動。第二個里程碑則是建立了 2004 年至 2009 年的 HIA 策略計畫,包含了以下三個主要目標:
1.評估市場環境;
2.商業化量產前的研發;
3.加速氫氣廣泛的應用並達到目標所需的延伸性活動。

肆、 風力發電
在 2004 年,全球的風力發電容量提升至 47.6 GW。其中大多數的電力都是 由風力發電執行協議(IEA IA for Wind Energy)的會員國所產出的。為了點出部署 的問題,協會改名為風力能源合作研發、發展和部署協會(Wind  IA)。此風力協 會指導了 2003 年和 2004 年全年度的工作。
風力協會辦了一場研討會,主題是「風力和水力發電系統的整合」、「海岸技 術和部署的關鍵問題」。而寒冷氣候的風力發電,討論寒冷氣候的地區如何使用 風力葉輪發電亦為重要研究任務。本任務的成果刊登在風力協會網站上的報告 中。另外,從 8 個國家來的 11 個組織參與了水平線的風力葉輪、空氣動力學和 模型的工作,讓各國的研發者能分享 NASA 風力發電的研究資料。

伍、 水力發電
因著科技的進步,水利發電如今已成為全球電力第五大供應來源,亦是再生能源項目中最大供應源。一座大水力發電廠約可提供容量 50 千瓩至 100 千瓩的 電力。此外,由於水力發電排放非常少的二氧化碳、低運作成本、發電廠壽命長(約 100 年),便成為不可缺乏的電力供應源,亦被考慮為最有潛力的短、中期再 生能源發電供應源。
一座典型的小水力發電廠可以提供 800 人約 20 至 30 年足夠的電力。Hydro IA 的附件 6 - 大眾意識,其目標是增加社會對現在與未來的小水力發電更多的 認識。一份水力與其他文章的白皮書已經完成,與大量技術面的資料一併皆可在 網路上閱覽。附件 8  -  水力優良測試,則搜集了超過 70 份關於水力發電設備設 置的研究與範例,訓練教材的內容採用最新的技術,已達到宣傳的目的。
儘管水力電廠有較長的壽命、高耐用性等優點,水利發電仍面臨一些挑戰, 諸如大眾接受度、高設置費用、成本回收期長等。

陸、 生質能
在生質能執行協議(Bioenergy IA)中一項重要的領域是「液體生質燃料」,由 於高油價與化石燃料資源漸趨減少,生質酒精在近幾年大量增加,目前全世界年 產量超過  300  億公升。這個趨勢提升以木材和農業剩餘物 ( 纖維類生質物 , lignocellulosic biomass)為原料的生質燃料的可能性。在北美洲,由纖維類生質物 而來的石油添加物漸受重視,且與現存的分配網路系統相容,易與汽油相混,在 目前稅制中的補助較柴油或是生質柴油為低,且可供應生質酒精的製造。
示範計畫與初步計畫最近已開始展開。加拿大渥太華的 IOgen 公司每天平均 用麥草和白楊木漿製造 40 噸的生質燃料;西班牙卡斯蒂利亞-萊昂(Castilla y Leon) 的 Abengoa 公司每年以農作物剩餘物生產 20 億公升。
在歐洲,最有可能的選擇是以油菜籽為原料的生質柴油,且有將近 50%的新 式汽車是柴油引擎,稅制也是利於柴油使用與發展的,以油菜籽為原料的生質柴 油具有低排放、增加潤滑的優點。因此,液體生質燃料在交通運輸燃料供應扮演 漸趨重要的角色。

柒、 地熱能
2004 年時全球地熱能發電量為 57,000 GWh,地熱能直接利用為 261,420TJ。 地熱能發電可以節省能源(每年節省約  28  百萬噸石油),亦可以減少二氧化碳排 放量。此外,地熱能發電也可以減少石油進口依存度,提供更高的安全度,也沒 有季節性發電量落差的問題。

捌、 海洋能
海洋能系統正處於研發和商業化前的展示階段。對研發者來說,最大的挑戰 是多樣的海洋能資源  (海浪、潮汐、潮流、鹽度、溫差)。另外,每一種資源都 可以用許多不同的方式取得。資源間的評比非常困難,因為對於電力產量、發電 機負載和建造費用各有不同的假設。

玖、 6.2.9  結論與展望
一份 APEC 的再生能源利用分析報告指出,在總初級能源供給及發電部分的 高再生能源占比可分為二類:一是許多人民仍未有電力網連結,所以依賴薪柴的 經濟體;另一是擁有相當豐富水力資源的經濟體,如挪威與加拿大,超過  50% 的發電容量來自水力。大規模水力發電的利用歷史由來已久,全世界最大的水力 電廠─中國大陸的長江三峽水力電廠─預期容量達 18,200 千瓩。水力已是很成熟 的發電技術,但由於興建大型水庫對環境及社會具有相當大的影響(大規模水力 發電主要的影響包括破壞魚類繁殖循環、大量人民的遷移、廣大可生產土地的損 失以及如水道改變、淤泥沉積等對河流下游的影響),因此已成為極具爭議性的 議題。
若是未包含大規模水力發電,則再生能源目前在初級能源供給僅占有非常小 的比例;而且由於化石燃料價格低廉,若未來 10 到 20 年間燃燒化石燃料的外部 環境成本未被納入購買價格時,此情形不預期有太大轉變,因此美國能源資訊總 署(EIA)預估在未來 20 年間全世界的再生能源將維持占初級能源供給之 8%左右。 然而,有研究預測在某些情景下再生能源的利用於  2050  年前將有大幅擴 張,因此就政策的觀點而言,積極的再生能源推動策略更為必須,因為除了水力 之外的再生能源利用,其他的均須透過政策的引導才有快速成長的利基,如歐洲 的風力發電裝置容量在過去 10 年的成長歷程,主要是靠丹麥及德國政府大量投入才有的成果。
在下個  25  年全球的再生能源消耗率將為每年增加  1.9%,遠低於天然氣燃 燒發電之每年成長率 3.3%。根據美國能源局的資料,全世界在 2001 年所生產的 電力為 47 兆度電,其中,再生能源為 9.22 兆度電,天然氣為 8.67 兆度電,核能 為  7.67  兆度電,原油為 3.57  兆度電,而煤為 17.89  兆度電。工業國家具有 4.8 兆度電的最高再生能源使用量,另一方面,發展中國家為  3.51  兆度電,東歐國 家則為 0.91 兆度電的綠色能源的使用量。在 2005 年以前,全世界的再生能源消 耗量將達 14.46 兆度電,代表年成增長率為 1.9%,而天然氣的供應量為 19.09 兆 度電(3.3%的年增率),煤的消耗量為  28.31  兆度電(1.9%),核能為  8.9  兆度電(0.6%) ,原油為   4.98   兆度電 (1.4%) ,以上數據為美國能源資訊管理部在「International Energy Outlook 2004」中所作的預測。就上述發展預測而言,全世 界在  2025  年以前的能源消耗量將成  54%,增加最多的部分為發展中國家的91%,而以工業化世界的成長率則為 33%。在 IEO2004 的參考案例裡,其預測全 世界的再生能源消耗是中庸速度地成長,絕大部分的再生能源消耗的成長來自亞 洲的大型水力發電設備,而工業化國家的再生能源消耗的大部分的預測成長則推 估為非水力的再生能源,特別是美國與歐洲地區的風力發展。但是該報告同時預 估美國將在生質能及地熱上同時感受急遽地成長。化石燃料的發電成本與核能成 本及再生能源成本相比較仍屬相對地低價;因此,該報告並不認為非化石燃料將 可以跟化石燃料在經濟效益上可以相抗衡,但報告同時說化石燃料的使用預測可 能會受到政府政策與環境法律的關係而受到改變,因此,燃燒化石燃料的污染將 會得以改進。

參考文獻
1.World Markets for Renewable Energy Systems: A Business Review, Business Communication Co., 2004/06.
2.「綠色能源發展與提高能源使用效率」,全國能源會議,2005。

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