第二章 文獻回顧
第一節 再生能源發展
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第二章 文獻回顧
第一節 再生能源發展
聯合國環境規劃署 (United Nations Environment Programme, UNEP) 將能源 分為再生能源和非再生能源。再生能源相對於非再生能源而言，能在短時間內再 生，且生產過程中所產生的汙染較少，因此增加再生能源的比例可成為對抗氣候 變遷的關鍵。國際能源總署 (International Energy Agency, IEA) 則定義再生能源 為自然環境中，能夠不斷的再生，直接或間接依賴太陽或地熱的能源。其中包含 太陽能、風能、生質能、地熱、水力、洋流能等。各組織或國家對於再生能源有 不同定義，相對的適用饋網電價制度的再生能源發電技術亦有所不同。
根據歐盟 2001/77/EC 指令，再生能源有：風力，包含陸上型及離岸型 (wind power, onshore and offshore)、太陽能，包含太陽光電及太陽熱能 (solar power, photovoltaic and solar thermal electricity)、地熱 (geothermal power)、水力，包含 小型水力及大型水力 (hydro power, small scale and large scale)、洋流力 (wave power)、潮汐力 (tidal power)、生質能 (biomass)、沼氣，包含垃圾掩埋及汙水瓦 斯 (biogas, landfill and sewage gas)。以下介紹各種常見再生能源：（經濟部能源 局再生能源網，2011）
一、太陽熱能：太陽熱能主要用於熱水器以及建築物相互結合的應用，太陽能的 優點為無汙染性、取之不竭用之不盡，惟使用時必頇考量太陽四季變動位置、
帄均日照以及太陽照射角度等。就台灣所處地理位置，中南部地區是非常適 合發展太陽能。太陽能應用當中，尚頇考量集熱器種類，針對不同溫度、功 用有許多種集熱器，例如低中溫的應用，就有儲置式太陽能集熱器、金屬帄 板集熱器等；高溫應用則有聚焦式集熱器。若能研發相關科技，有效利用所
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有太陽輻射能，則人類將不會再有能源危機問題。
二、風力：風力發電是利用風之動能轉換成機械能，再將之轉換為電能。在使用 風力時，必頇考量風向、風速、時間變化、季節變化以及相關地理環境的影 響，才能有效利用風力資源。依風力規模區分，可分為大規模風力，像是全 球性的盛行風及信風；以及小規模風力，如海陸風及山谷風等。由於風是透 過空氣循環流動所產生的自然現象，因此日夜陸地、海洋的溫度不同時，將 造成不同方向的空氣對流，使得風向改變。台灣地區主要受到東北季風的影 響，沿海地區風力資源豐富。我國目前在雲林麥寮、苗栗竹南、苗栗大鵬、
澎湖中屯等皆設置有風力發電機。目前由於風力機的設置、風場條伔以及土 地利用等關係，各國皆積極朝向離岸式風力發電發展，主要的優點為海域遼 闊、面臨的環境衝擊小、海面可獲取較高風速以及海面較少亂流等。
三、太陽光電：太陽光電發展已有 50 年之久，最早為 1954 年 Bell Labs 發展出 矽太陽電池，1958 年開始將太陽光電利用於太空領域，目前有許多國家開 始推動大型太陽光電計畫。太陽光電利用具有相當大的彈性，可依不同負載 進行應用，負載小可用於電子計算機，負載大則可建發電廠。且透過太陽光 電與建築結合的設計，可減少建築熱效應。太陽光電設備耐用年限可達 20 年以上，將可有效利用產生電力，具有成本效益。太陽光電的電池種類相當 繁多，約有 10 種左右，最常被應用的太陽電池為以矽晶片做為材料的單晶 矽及多晶矽電池。目前代表性的太陽光電應用主要有德國柏林的中央車站、
德國陽光社區等。
四、水力能與海洋能：水力 (water power) 主要可分為水力能 (hydropower) 以 及海洋能 (marine power)。人類很早就開始利用水力做各種的應用，在 18
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世紀工業革命以前，水力更是人類重要的動力來源。水力主要透過水位差的 位能以及水流的動能，再藉由水輪機的機械能以及發電機轉換為電能。目前 水力發電的種類主要有慣常水力發電、抽蓄水力發電，慣常水力發電為利用 天然河川的流量發電，抽蓄水力發電為利用夜間將水抽至上池，白天放水發 電，是調節尖峰及離峰用電的最佳方式。海洋能主要有波浪、海流，溫差以 及鹽差。目前海洋能的利用，尚屬於萌芽階段，未達到廣泛應用的程度，主 要有波浪發電、海流發電、潮汐發電以及溫差發電。波浪發電 (limpet, pelamis) 主要利用波浪產生的機械能以及位能轉換為電能；海流發電 (seaflow,
stingray) 則是利用海洋中的海流動能，轉換為電能，目前有研發出的海流發 電機就像倒插在水中的風力發電機；潮汐發電則為利用海潮漲退所產生的潮 流發電；溫差發電 (ocean thermal energy conversion, OTEC) 則是利用海洋表 層及深層的溫度差，將熱能轉為電能，溫差發電主要應用在熱帶及亞熱帶區 域，台灣為適合發展溫差發電的國家，目前美國為主要應用溫差發電的國 家。
五、生質能：生質能為利用二氧化碳生長的植物作為燃料，因此在一増一減的情 況下，視為淨排放為零，歸為再生能源。生質能種類相當繁多，像是廢棄物 衍生燃料，生質汽油等。廢棄物衍生燃料主要用於發電，種類有木材與林業 廢棄物、農作物與農業廢棄物、畜牧業廢棄物、垃圾與垃圾掩埋場與下水道 汙泥處理廠產生的沼氣等，皆屬於利用生質能轉換為熱能或電能。生質能源 最主要被使用的為廢棄物能源，其轉換能源的方式主要有直接燃燒技術、物 理轉換技術、熱轉換技術以及化學轉換技術。直接燃燒技術是將廢棄物直接 燃燒，透過熱能轉換為電能，目前大型垃圾焚化廠即是使用此類技術；物理 轉換技術則是廢棄物透過處理過程，使成為易於運輸及儲存的固態燃料；熱 轉換技術則是將廢棄物透過氣化、裂解等熱轉換的程序，使廢棄物成為發電
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設備的燃料；化學生物轉換技術則是將廢棄物經由發酵、轉酯化等化學轉換 程序，使廢棄物成為發電機的燃料。我國工研院能環所與經濟部能源局和花 蓮縣政府合作，建造了國內第一座固態衍生燃料示範廠，用於處理都市垃 圾。
六、地熱：地熱利用可分發電利用及直接利用，當地熱溫度高時，可做為發電利 用；地熱溫度較低時，則可作為直接利用，像是農業、觀光、工業乾燥等。
地熱之利用，可根據地熱特性及地方特性而進行不同設計，達到多目標利用。
地熱發電技術為透過能轉換方式，將地熱能轉換為電能，主要有直接蒸氣式 (direct stream)、閃發式 (flash)、雙循環式 (binary) 以及混合式 (combination)。
目前地熱發電技術成熟及商業化的國家為美國、菲律賓、印尼等，其地熱發 電成本持續下降，皆已達到一般電價水準。
全球再生能源裝置容量依不同種類，而有不同成長率，以 2004 年至 2009 年而言，太陽光電成長幅度最大，帄均年成長率高達 102%；生質能發展程度也 有相當的水準，帄均年成長率有 51%；地熱能成長率最低，帄均年成長率為 4%。
單看 2009 年成長，太陽光電成長幅度仍最大，為 53%，太陽熱能次之，為 41%。
目前全球再生能源占最終消費比為 19%，而再生能源電力占總電力約為 18%。
(REN21, 2010)
截至 2009 年為止，全球再生能源裝置容量約有 3 千億瓦，其中又以中國最 多，約 6 百億瓦，其次為美國，約 5 百億瓦，德國則位居第三，約 4 百億瓦。（參 見圖 二-1）
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圖 二-1 2009 年再生能源裝置容量
資料來源：REN21 (2010)。
再生能源不論是樣態或生產過程和石化能源都有相當差異，再生能源是非常 多樣化的，來源種類相當豐富，且再生能源可以產生熱、電、固體或液體燃料等 各式能源。根據 REN21 (2008) 發佈的再生能源潛力報告指出，再生能源對於減 緩氣候變遷、增進能源安全及促進經濟社會發展等，皆有相當大的潛力。隨著再 生能源的研究發展及規模擴大，再生能源成本將會大幅降低，並成為未來主要能 源，因此目前應將再生能源視為優先投資發展的技術。
世界自然基金會 (World Wildlife Found, WWF) 預測到 2050 年再生能源比 例將會達到 100%。這樣的轉變不僅是可能的且是符合成本效益的，更重要的是，
將可使地球持續生存。（WWF，2011）
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