成本效益分析

有關成本效益分析，Kaldellis et al. (2005)曾分析希臘之 SWHS 的成 本效益，主要是考量投入成本與節省效益，其結果以現值呈現。其中投 Method、Internal rate of return 及回收年限法(payback period)等，本文採 用回收年限方法以分析成本效益問題，主要考量到一般大眾著眼點在於 可否回收，回收成本的期間多長等問題。針對使用對象不同，初始成本 差異較大，故可分成兩類討論，一為家庭使用，一為集合式區域，如宿 舍、旅館、醫院、泳池及工廠等。以下分別說明成本及效益之公式。

成本

成本部分參考Kaldellis et al. (2005)之成本計算公式，並修改為年均攤 提值(Annual Worth)，以利於作方案間比較，並加入台灣補助方式。成本 之計算公式如下列:

)) NT$1500 元，目前為 NT$2250/m²)不同； i 為平均折現率(discount rate)；

MC 為維護運轉總費用之現值，主要依式 4.1c 計算之，假設每年的 MR 相同，但依據通貨膨脹率修正，並換算為安裝年度的現值；f 為使用期間 平均通貨膨脹率(inflation rate)；MR 為年維護運轉費用，主要依式 4.1d 計算，以初始投入成本的一定比例 m 估算之，考量表 3.1 不同之案例類 型，HA 類與 M 類管路配置單純，m 以 3%計算(Kaldellis et al., 2005)；

HB 類次之，本研究假設 m 以 5%計算；CC 類為中央供水系統，維修較 不易，本研究假設m 以 7%計算。

效益

效益中有關節能部分亦採用類似Kaldellis et al. (2005)針對希臘案例 的所用的方法來分析，但由於各區的日照資源不同，故節能效益亦不同，

分區z 假設全年 365 天均使用的總熱輸出； Rz 為分區 z 年平均有效日 照天數比例，唯由於太陽能熱水器亦經常會安裝較大的容量，有時即使 隔日無日照，仍可使用前一日留存的熱水，故本研究依有效日照比例(請 參見下一節之說明)來修正此值。若將 n 設為未知值，則可以下式將支出 與節省費用設為相同，即可算出設備回收年數。

ze

TC B

A  (4.3) 可依回收年數比較出不同系統可回收成本之時間。

以不同之使用時間(n)分別計算出相對應之 ATC與Bze，可比較分析在不同 使用年限下，SWHS 成本與效益之變化情況。

4.3 有效日照天數分析

太陽能一般是依日照總太陽潛能量評估，但針對SWHS，有必要進 一步考量不同時間之日照情況。例如，台東之總太陽潛能雖高，但夏天 與冬天之差別很大，故能有效提供熱水之天數並不一定會多。此外，由 於儲桶之容量大小會影響熱水供應之情況。因此，在設置SWHS 時，需 考量有效日照天數及儲桶大小對應之有效熱水天數。有效日照天數係指 一年中滿足SWHS 所需最低太陽潛能之天數，而有效熱水天數為 SWHS 實際可提供之熱水天數。以下為分析步驟：

1. 探討儲桶尺寸

由於儲桶之容量會決定加熱所需太陽能量，並影響有效熱水天數。

故於分析時，需先決定儲桶之容量。目前依據台灣地區之現況儲桶 容量可分為可提供單日熱水用量之單桶或兩日量之雙桶。雙桶之 SWHS 為兩個獨立之單桶，而在加熱過程中，系統會先以太陽潛能 加熱其中一桶至所期望之水溫，然後如有多餘之太陽能，再接繼加

熱另一桶。因而有必要將單桶與雙桶分別分析之。依表3.1 代表案例 中，個人熱水用量為每天60 L，五口之家為 300L，故單桶體積以 300L 計算，雙桶為300L * 2。在估算 SWHS 所需最低太陽潛能時，各分 區之太陽潛能總量雖作為分區依據(請參見第 3.4 節)，但因 SWHS 對 於加熱之太陽需達一定量以上，如某一日太陽潛能不足，則無法產 生足夠熱的熱水量，故實際太陽潛能利用效率與該地區之單日之太 陽潛能累積量有關。參考陶(94 年)需求熱能之計算方式及考量集熱 效率γ，可計算出 SWHS 所需日最低太陽潛能需求量，計算方式如 下：

A t V

_d



 H 

Rmin

_d (4.4)

其中，Rmind 第 d 日的最低太陽潛能需求量，單位為 MJ/ m²;V 為單 一儲桶之體積，單位為公升；H 為水之比熱，單位為cal／g ℃；△td

為第d 日需求熱水與自來水之溫差，單位為℃；γ 為集熱器之集熱效 率，單位為%；A 為集熱器面積，單位為m²。而對於雙桶之SWHS，

第一儲桶皆要加熱至需求水溫，需要Rmind之太陽能，而如要第一 及第二儲桶皆至需求水溫，則需2 倍 Rmind之太陽潛能量。

2. 計算有效日照天數

SWHS 集熱器對於太陽潛能有最低需求，高於此潛能量，便可稱為 有效日照天。不同SWHS 系統，位於不同之區域，有效日照天數亦 不相同。參考95 年至 97 年之太陽潛能資料(大氣研究資料庫，98 年)，

利用最低太陽潛能之計算公式，可計算出每日不同條件下之最低太 陽潛能。如4.6 式所示，大於此值則為有效日照天。據此分析各分區 之有效日照天數比例(Rz)。

Rz=



系統有效熱水天數總和。此部分結果除供成本效益分析用，亦可用 以分析各分區單桶與雙桶效益之差異度，並可於成本效益分析需考。

依據大氣資料庫95~97 年資料，可取得各分區上測站逐日之太陽潛 能值，如圖4.1 為 97 年各區中縣市每日太陽潛能平均趨勢圖，可以看出 其每日平均與太陽潛能累計之趨勢相近，且冬季與夏季之有顯著差別。

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 月份

每日太陽潛能平均值(MJ)

台中 嘉義 台南 屏東 台東 新竹 南投 高雄 台北 宜蘭 花蓮 金門 澎湖 馬祖

圖4.1 各區每日太陽潛能平均趨勢圖 (資料整理自台灣大學大氣科 學系，98 年)

參照假設案例之條件，依照公式4.1~4.3，依序取得式 4.4 所需的各 項參數值，代入公式4.4 可計算出 Rmind。再以PHP (PHP Group, 2009) 語言撰寫程式依據公式4.5 及 4.6 進行比對，取得各分區之年有效日照天 數比例(Rz)。

4.4 結果與討論

表4.4 各分區每月最低太陽潛能需求量(A=4 平方公尺)

表4.5 各分區之單桶有效熱水天數(A=4 平方公尺)

表4.6 各分區之雙桶有效熱水天數與單桶差異值(A=4 平方公尺) 加 50%，單桶有效日照天數於各分區可分別增加 7.5%、8.9%、18.8%及 14.5%。且不考量 Ed+1 是否為 0 的條件下，集熱器面積 6 平方公尺之雙 桶 SWHS 有效日照天數約為集熱器面積 6 平方公尺單桶有效日照天數 70%，此結果表示理想狀況下雙桶之 SWHS 可較單桶之 SWHS 增加約 70%

左右的年平均熱輸出 Ez，但實際之熱輸出受限於 Ed+1 是否為 0 的條件 下，雙桶SWHS 可增加之有效熱水天數列於表 4.9。分析表 4.9 之數據，

若雙桶之保溫效果僅能延續至隔日，且隔日不為單桶之有效日照天數，

則實際可增加之熱輸出由70%降至只有 4.7%。

表4.7 各分區之單桶有效日照天數(A=6 平方公尺)

分區 縣市 2006 2007 2008 平均

台中 325 336 331

嘉義 337 338 345

台南 320 317 315

屏東縣 348 344 343

台東縣 314 330 327

豐日照區

平均值 329 333 332

331

桃園縣 274 272 272

新竹市 286 286 282

苗栗縣 306 311 307

彰化縣 261 261 264

南投縣 270 270 275

雲林縣 261 261 264

高雄市 331 335 328

高日照區

平均值 284 285 284

285

台北 261 258 261

宜蘭縣 246 241 241

花蓮縣 170 270 273

中日照區

平均值 226 256 258

247

金門縣 324 324 328

澎湖縣 255 297 311

馬祖 262 274 264

外島區

平均值 280 298 301

293

表4.8 各分區之雙桶有效日照天數(不考量 Ed+1 是否為 0)(A=6 平方公尺) 分區 縣市 2006 2007 2008 平均

台中 271 280 272

嘉義 284 292 288

台南 234 148 168

屏東縣 287 274 258

台東縣 249 248 247

豐日照區

平均值 265 248 247

253

桃園縣 183 185 198

新竹市 188 191 196

苗栗縣 230 236 234 彰化縣 111.9 118.9 128.8

南投縣 81 86 91

雲林縣 111.9 118.9 128.8

高雄市 234 249 253

高日照區

平均值 163 169 176

169

台北 177 178 200

宜蘭縣 163 154 171

花蓮縣 132 187 196

中日照區

平均值 157 173 189

173

金門縣 251 266 263

澎湖縣 135 184 252

馬祖 191 213 210

外島區

平均值 192 221 242

218

表4.9 各分區雙桶可增加之有效熱水天數(A=6 平方公尺) 分區 縣市 2006 2007 2008 平均

台中 14 9 15

嘉義 11 9 9

台南 11 4 9

屏東縣 10 9 9

台東縣 17 12 11

豐日照區

平均值 12.6 8.6 10.6 11

桃園縣 15 16 15 新竹市 12 15 12 苗栗縣 13 12 14

彰化縣 6 6 9

南投縣 5 5 8

雲林縣 6 6 9

高雄市 8 7 13 高日照區

平均值 9 9 11

10

台北 18 16 17

宜蘭縣 17 18 20

花蓮縣 8 17 19

中日照區

平均值 14.3 17 18.7 17

金門縣 13 20 15

澎湖縣 7 8 14

馬祖 23 22 24

外島區

平均值 14 17 18

16

根據第三章的應用分類，將依各類代表對象進行成本效益分析，各

NT$ 66,000 66,000 831,600 1,887,600 參考業者提供之裝設費 用，C 類因裝設數量較多，

(1999/01/06~2009/05/02) 使用期間平均通

貨膨脹率(f )

% 1.08 1.08 1.08 1.08 以主計處CPI 平均漲跌率計 算(1999~2008)

利率(u)

% 0.77 0.77 0.77 0.77 以中央銀行全球資訊網公 告五大銀行平均存款利率

(一年期)計算

平均折現率(i) % 1.86 1.86 1.86 1.86 以公式(1+i)=(1+u)(1+f)計算

圖4.2 至 4.5 為 HA~CC 類案例 ATC與Bze比較圖，各圖Rz 以 1 計算， 單位：NT$1000

圖4.2 HA 類案例 ATC與Bze比較圖

0 單位：NT$1000

圖4.4 M 類案例 ATC與Bze比較圖 單位：NT$1000

圖4.5 CC 類案例 ATC與Bze比較圖

0

第五章 太陽能加熱系統應用之環境與經濟效益分析

推動 SWHS 應用政策，除了應分析各區推動的適宜性之外，亦應評 估其環境與經濟效益。本章介紹如何進行環境效益分析，主要著重於溫 室氣體減量。其次為經濟效益分析。針對環境與經濟效益，建立一套程 序來分析。最後建立一些合理的情境來分析及比較不同狀況下推動太陽 能加熱系統應用政策之環境與經濟效益。

5.1 情境

本研究建立一些情境分析在台灣推動 SWHS 之環境與經濟效益，情 境研擬主要考量補助方案、各區的日照資源、預期安裝數量與面積及政 策目標、政策執行率等因子，如圖 3.7 所示為台灣歷年之安裝數量，數量 與補助政策有一定的相關性，該圖之數據亦將作為本研究研擬情境的依 據之一。政府於 97 年 7 月宣佈之雙旗艦計畫，包括太陽能產業發展旗艦 計畫(經濟部，98 年)，該計畫政府將於四年內推動 14 萬戶之太陽能熱水 器之安裝，亦列入本研究擬分析的情境之一。每一情境包括各分區各類 應用之安裝比例與數量，然後分析及比較每一情境之永續效益。

表 5.1 是各情境的內容與原則，情境一為目前 SWHS 發展之環境與經 濟效益分析，並做為後續情境比較基準；情境二主要討論太陽能產業發 展旗艦計劃之政策執行率多寡與環境與經濟效益關係；情境三則是討論 單位面積之政策補助費用多寡；情境四分析當 SWHS 技術提升時，集熱 器之傳熱率改變對於環境與經濟效益之影響，初步以增加 10%、20%與 30%之傳熱率分析。情境五則考量 SWHS 初置成本降低後，對於效益之 影響，因成本降低之方式以 90%、70%、50%比例計算，與情境三之政策 補助費用定額方式不同。情境六則分析年維修佔總初設成本的比例對回

收期(payback period)之影響。情境七討論不同方案不同折現率(discount rates)下之回收期分析。每一情境均將分析及比較其環境與經濟效益。

關於情境六之補助費用，參考各國的補助基準，德國約 15%(工研院，

關於情境六之補助費用，參考各國的補助基準，德國約 15%(工研院，

在文檔中 台灣發展太陽能加熱系統之環境與經濟效益評估 (頁 50-0)