文獻回顧

一、再生能源產業運用生命週期永續性評估之文獻

討 論 環 境 、 經 濟 及 社 會 的 永 續 發 展 時 ， 能 源 是 其 中 一 項 關 鍵 的 因 素 (D incer, 1999) 。 台 灣 天 然 資 源 稀 少 ， 使 得 能 源 取 得 不 易 ， 200 9 年 初 級 能 源 供 給 結 構 中，石 油、煤 炭、天 然 氣、核 能、水 力 及 再 生 能 源 之 占 比 ， 分 別 為 51.82、 30.45、 8.62、 8.72、 0.26 及 0.14%。 仰 賴 進 口 之 數 量 ， 分 別 占 99.96、 100、 97.33、 100、 0 及 0%。 由 此 可 見 ， 國 內 能 源 使 用 大 宗 之 石 油 、 煤 炭 、 天 然 氣 等 化 石 能 源 ， 而 具 有 分 散 能 源 風 險 特 性 、 高 自 主 性 與 淨 潔 性 能 源 封 號 的 再 生 能 源，國 內 使 用 數 量 並 不 多，亦 造 成 國 內 能 源 相 關 廠 商 投 資 意 願 大 打 折 扣 (施 勵 行 與 李 珣 琮 ， 2010)。

傳 統 能 源 相 較 於 再 生 能 源 而 言 是 有 較 高 之 環 境 汙 染 ， 在 面 對 目 前 國 際 環 保 意 識 高 漲 之 時 代，我 國 也 不 能 屏 除 在 外。Chen et al. (2010) 提 到 再 生 能 源 是 有 三 大 優 勢 ， 分 別 為 ： 能 源 永 續 、 經 濟 發 展 和 環 境 保 護 ， 只 可 惜 就 目 前 而 言，成 本 較 傳 統 能 源 仍 處 劣 勢，因 此 現 階 段 政 府 的 補 助 與 宣 導 相 對 重 要 。

施 勵 行 與 李 珣 琮 (2010) 也 提 出 ， 台 灣 因 擁 有 充 沛 的 日 照 與 良 好 的 風 況，在 發 展 太 陽 光 電 與 風 力 發 電 具 有 絕 對 優 勢，反 觀 生 質 能 發 電 與 地 熱 發 電 等 ， 發 展 空 間 則 相 對 趨 於 劣 勢 。 E vans et al. (2009) 探 討 了 發 電 成 本 、 溫 室 效 應 、 技 術 的 侷 限 性 與 可 用 性 、 能 源 轉 換 效 率 、 土 地 利 用 、 水 之 耗 用 和 社 會 影 響 等 永 續 性 指 標 後，認 為 在 眾 多 再 生 能 源 中，以 風 力 發 電 較 具 永 續 性 。

Eva ns et a l.(2009) 透 過 許 多 文 獻 方 式 參 考 相 關 指 標 整 理 出 再 生 能 源 之 永 續 性， 而 此 篇 研 究 所 探 討 的 再 生 能 源 有 風 力、 水 力、光 電 發 電 和 地 熱 ， 以 七 項 指 標 作 為 評 估 ： 發 電 成 本 、 溫 室 效 應 、 技 術 的 侷 限 性 與 可 用 性 、 能 源 轉 換 效 率 、 土 地 利 用 、 水 之 耗 用 和 社 會 影 響 。 透 過 上 述 七 項 評 估 指 標 來 比 較 各 種 再 生 能 源，以 此 進 行 多 面 向 之 探 討，避 免 因 單 一 面 向 或 數 據 之 評 估 而 有 所 偏 頗 ， 內 容 如 表 3- 1 所 示 。

指 標 總 分 範 圍 為 1~4 分 ， 1 為 最 好 ， 4 分 為 最 差 ， 基 本 上 是 透 過 互 相 比 較 來 得 之 分 數 高 低，假 設 每 個 指 標 同 等 重 要 不 加 權 重，則 結 果 顯 示 風 力 發 電 是 較 其 他 再 生 能 源 永 續 ， 此 研 究 之 指 標 由 於 蒐 集 了 大 量 文 獻 (115 篇 )， 因 此 這 個 排 名 是 具 有 全 球 性 之 相 對 排 名 ； 此 外 ， 此 結 果 對 於 初 步 欲 進 行 永 續 性 評 估 之 研 究 者 也 能 夠 提 供 相 關 指 標 之 參 考，例 如：於 經 濟 面 ， 發 電 成 本 為 不 得 不 考 慮 之 指 標 。

表 3-1 不同再生能源之永續總分表

指標 光電發電 風能 水能 地熱能 指標所參考文獻量

發電成本 4 3 1 2 45

溫室效應 3 1 2 4 46

技術的侷限性與可用性 4 2 1 3 7

能源轉換效率 4 2 1 3 33

土地利用 1 3 4 2 6

水之耗用 2 1 3 4 7

社會影響 2 1 4 3 1

總和 20 13 16 21 115

資料來源：Evans et al., 2009。

就 目 前 所 有 文 獻 看 來 ， 有 關 能 源 之 永 續 性 評 估 還 是 尚 未 完 整 ， 除 了 St amfo rd et a l. (2011) 所 發 表 之 核 電 永 續 指 標 是 最 為 完 整 之 研 究 ， 以 及 Eva ns et a l.(2009) 所 做 之 再 生 能 源 永 續 排 名 外 ， 其 餘 研 究 方 式 還 是 較 偏 於 環 境 面 或 是 經 濟 面 之 評 估，且 在 這 其 中 社 會 面 之 評 估 是 最 為 稀 少，因 此 本 報 告 所 擬 定 之 永 續 指 標 將 會 對 此 有 相 當 程 度 之 貢 獻 。

二 、 太 陽 能 產 業 運 用 生 命 週 期 觀 點 之 文 獻

目 前 太 陽 能 生 命 週 期 永 續 性 評 估 尚 不 成 熟 ， 以 下 將 對 文 獻 進 行 整 理 與 解 說 ：

(一 )僅 以 經 濟 面 角 度 探 討 之 文 獻

Qo a ider et a l. (2010) 探 討 太 陽 能 光 電 發 電 技 術 ， 在 離 網 地 區 供 電 之 可 行 性，並 與 柴 油 發 電 相 較，以 生 命 週 期 成 本 進 行 評 估，結 果 顯 示 ， 太 陽 能 光 電 發 電 較 柴 油 發 電 便 宜；Marszal et al. (2012)研 究 結 果 建 議 ， 使 用 太 陽 能 光 電 發 電 時 ， 應 以 能 源 效 率 為 優 先 考 量 因 素 。

(二 )僅 以 環 境 面 進 行 考 量 之 文 獻 ，

Turne y et a l. (2011) 探 討 大 型 太 陽 能 發 電 廠 之 環 境 生 命 週 期 評 估 ， 並 假 設 這 個 電 廠 取 代 全 美 國 之 用 電 ，其 結 果 顯 示 ， 大 型 太 陽 能 發 電 廠 之 CO2來 源 ， 主 要 來 自 於 清 除 森 林 獲 得 建 廠 土 地 面 積 ， 但 總 體 而 言 ， 大 型 太 陽 能 發 電 廠 仍 比 燃 煤 發 電 少 了 約 1100g-CO₂/k w h。

(三 )綜 合 環 境 面 與 經 濟 面 考 量 之 文 獻

Mo usaz ade h et a l. (2011) 評 估 對 象 為 加 入 了 太 陽 能 輔 件 之 推 土 機，

研 究 發 現 ， 加 入 以 太 陽 能 輔 助 動 力 之 推 土 機 時 ， 可 以 減 少 14 to n-CO2/ ye ar ， 且 還 可 以 防 止 C O、 N O x和 PM1 0進 入 大 氣 ， 在 經 濟 方 面 也 會 因 為 傳 統 燃 料 提 高 價 格 而 提 升 效 益；Sumper et al. (2011) 對 200 kw 屋 頂 光 電 系 統 進 行 了 評 估，結 果 顯 示 屋 頂 光 電 系 統 具 有 較 高 的 節 約 能 源 效 果 與 溫 室 氣 體 減 排 潛 力 ，唯 目 前 回 收 費 用 年 限 較 高 ， 尤 其 是 單 晶 矽 模 組 ； Hang et al. (2012) 對 於 美 國 住 宅 /建 築 之 太 陽 能 熱 水 系 統 進 行 了 經 濟 和 環 境 生 命 週 期 評 估 ， 結 果 顯 示 不 管 位 於 哪 些 地 區 ( 本 研 究 研 究 之 地 區 為 洛 杉 磯 、 亞 特 蘭 大 和 芝 加 哥 ) 平 板 型 並 搭 配 天 然 氣 作 為 輔 助 系 統 之 太 陽 能 熱 水 器 是 較 為 永 續 的 ； 密 西 根 大 學 永 續 系 統 中 心 (Ce nt er fo r Sust a ina ble S yst e ms) 亦 針 對 美 國 底 特 律 一 座 太 陽 光 電 與 建 築 結 合 應 用 之 發 電 系 統 (Build ing- integr ated photovoltaic, BIPV ) 進 行 生 命 週 期 環 境 衝 擊 及 成 本 之 研 究 (表 3-2) 。

(四 )綜 合 社 會 面 與 經 濟 面 評 估 之 文 獻

Ho ng et a l.(2012) 主 要 探 討 離 網 型 太 陽 能 發 電 對 於 農 村 之 影 響，結 果 發 現 建 立 適 當 的 電 廠 以 提 供 電 力 生 產 以 及 合 理 定 價 機 制 ( 以 家 庭 消 費 水 平 為 管 控 基 礎 )， 將 有 助 於 提 高 社 會 永 續 性 。

(五 )對 太 陽 能 進 行 永 續 性 評 估 之 文 獻

Fra ngo u et a l. (2012) 研 究 地 中 海 中 克 里 特 島 不 同 瓦 數 太 陽 能 發 電 廠 之 永 續 性 ，結 果 顯 示 在 某 些 情 況 下 ， 獨 立 的 太 陽 能 發 電 系 統 是 有 其 永 續 發 展 價 值 ； Larraín et al. (2012) 之 研 究 適 合 智 利 的 再 生 能 源 選 項 ( 該 地 區 有 沙 漠 可 以 作 為 興 建 選 址 ) 是 否 為 集 中 型 太 陽 能 發 電 (Co nce nt rat ed So lar Po wer, CSP) ， 結 果 顯 示 ， 對 於 集 中 型 太 陽 能 發 電 而 言 ， 廠 址 選 擇 是 永 續 之 關 鍵 ， 且 不 能 搭 配 化 石 燃 料 使 用 。

綜 上 所 述 ， 對 於 太 陽 能 之 研 究 ， 社 會 面 之 評 估 尚 顯 不 足 ， 甚 至 於 對 於 永 續 性 評 估 之 研 究 也 缺 少 或 不 完 整。因 此 本 報 告 將 開 發 出 一 套 適 合 太 陽 能 之 生 命 週 期 永 續 性 評 估 ， 並 搭 配 友 達 光 電 之 太 陽 能 產 品 進 行 案 例 試 算 。

表 3-2 太陽光電與建築結合應用(BIPV)之生命週期分析表

Inventory Category LCI data

Ammonia (NH3), g/kWh 3.5 x10^-7 Carbon Dioxide (CO2), g/kWh 62.8 Carbon Monoxide (CO), g/kWh 0.05 Hydrogen Chloride (HCl), g/kWh 2.1 x10^-4

Hydrogen Fluoride (HF), g/kWh 2.4 x10^-5 Methane (CH4), g/kWh 0.13 Nitrogen Oxides (NOx), g/kWh 0.26 Nitrous Oxide (N2O), g/kWh 1.8 x10^-3

Particulate Matter, g/kWh 0.61 Sulfur Oxides (SOx), g/kWh 0.54 Primary Energy Use, MJ 49,000 Electricity Production, kWh 53,000 ^(a)

再生能源種類 成本

BIPV, ȼ/kWh 80.8 ^(a)

註：(a) for Detroit, MI

資料來源：密西根大學永續系統中心。