再生能源技術

太陽能即是地球接收自太陽之幅射能,轉換成可用的能量,優點是較於化石燃料潔淨無汙染,省去運輸。但是太陽能在先天上也有 2 個缺點:

  1. 能量密度低,它是「稀薄的」(diluted) 能源,需要廣闊面積才能收集到夠人類使用的能量。
  2. 太陽能是「間歇性的」能源,無法連續不斷地供應,受日夜、季節、氣候影響,應用不易。因此太陽能必須加以儲存,以供夜晚或多雲日子使用,故有時需要他種輔助之能源設備配合使用。

其中前者由於技術的進步及材料改良,已能解決,而後者則靠能源儲存及配合其他能源應用來克服其困難。而常見的使用方式主要有太陽熱能(熱水器)、太陽光電二種。

由伊東豐雄 (Toyo Ito) 設計的高雄世運會主場館,即利用南部地區日照時間長的特性,揚棄傳統的建築鋼板或水泥板,改以玻璃壓縮的太陽能板,在屋頂設置八千八百片太陽能光電板,每年發電量達一百一十四萬度,約可以減少二氧化碳六六○萬噸的排放量,效益等同於種植三十三公頃的樹木,所產生的電力除可供場館電力、冷氣使用,並於非賽事期間,可將多餘電力回售給台電,以增加市庫收益。

高雄世運主場館

高雄世運主場館(圖片來源)

主場館屋頂結構

主場館屋頂結構
(圖片來源:高雄市政府工務局新建工程處)

位於高處的水(具有位能)往低處流動時位能轉換為動能,此時裝設在水道低處的水輪機,因水流的動能推動葉片而轉動(機械能),如果將水輪機連接發電機,就能帶動發電機的轉動將機械能轉換為電能,這就是水力發電的原理。水力為最“傳統” 的再生能源之一,水力發電技術也是再生能源中最成熟者。

然而由於大型水力發電多為水庫式電廠,水壩之建造於各地造成極具爭議的環境問題,且大型水力資源已漸趨稀少,故世界趨勢為朝向非水壩式的小水力發電發展。小水力發電可為川流式、調整池式或水庫式,以川流式及調整池式居多。世界各國對小水力的容量規模定義不一,一般多介於 5,000 瓩至 25,000 瓩之間,我國則常認定 20,000 瓩以下者為小水力。

石門發電廠

石門發電廠(大漢溪)
(圖片來源:台灣電力公司)

台灣雨量充沛,河川坡地陡峻,水力資源豐富,水力發電曾為台灣光復初期發電系統之主力。早期台灣的水力發電大多由屬於中華民國公營事業之台灣電力公司進行規劃開發,但政府近年來開放民間設置發電廠,其中 2002 年 6 月嘉南實業公司興建完成 8,750 瓩的烏山頭水力發電廠,為台灣第一座民營之水力發電廠,另外亦包括聚電企業開發公司於2004年10月修復完成台東縣卑南鄉境內 2,300 瓩之卑南上圳小型發電廠,陸續有民間投入小水力之開發。目前台灣電力公司所屬水力發電廠共11所,總裝置容量共 454.16 萬瓩(4541.607 MW)[1],而目前依《電業法》發給電業執照正式商轉之民營水力發電業共3家,共4座水力發電廠,裝置容量共 38,954 瓩(38.954 MW)。

雲麥風力

雲麥風力(圖片來源:台灣電力公司)

風力發電係依靠空氣的流動(風)來推動風力發電機的葉片而發電,為現代風力應用的主流。風力發電機大多於風速介於 2.5~25 公尺/ 秒間發電,由於風能與風速的三次方成正比,故風速愈高發電量愈大。我國估計陸上約有 100 萬瓩、海上約有 200 萬瓩風力發電潛力。

生質能泛指由生物產生之有機物質包括沼氣、稻殼等農業、工業、都市廢棄物以及能源作物,經過焚化、氣化、裂解、發酵等技術轉換成燃油、燃氣與電力等可用能源。由於兼具能源與環保雙重貢獻,是國際公認最廣泛使用的再生能源,約占世界所有再生能源應用的三分之二。估計台灣地區之應用潛力可達 3.3 百萬公秉油當量,占再生能源總潛力的 40%。

台灣地區的生質能發電目前有垃圾焚化發電及沼氣發電二大類:

一、垃圾焚化發電
  1. 以內湖焚化廠成效最好,目前已將其產生的部份剩餘電力回售 給台電公司連同其他垃圾焚化發電,總計裝置容量有 54.76 萬瓩。
  2. 此外,經濟部及環保署於民國 85 年中開始協助再生能源業者開發國內垃圾掩埋場沼氣發電計畫;迄今為止,已有台北之山豬窟、福德坑、台中文山、高雄西青埔等垃圾掩埋場之沼氣發電廠順利併聯發電,合計裝置容量 2.18 萬瓩,台電公司並配合購電,未來則視成效逐步擴展至其他縣市。
高雄市西青埔沼氣發電廠

高雄市西青埔沼氣發電廠
(圖片來源:高雄市政府環境保護局)

二、沼氣發電
  1. 在農委會及農林廳的輔助下,為豬糞尿厭氧消化處理研究首開其端,開發各種沼氣利用的途逕,包括烹調、發電及運輸。
  2. 較代表性例子有高雄立大農畜公司,建立 200 頭豬糞尿處理系統,產生的沼氣直接供燃燒及發電之用。
  3. 另在台糖公司竹南畜產研究所設立 10,000 頭豬糞尿處理系統,產生的沼氣做為170kVA雙燃料引擎的動力,提供養豬場的電力之需。
宜蘭清水地熱

宜蘭清水地熱(圖片來源:中央社記者沈如峰攝)

地熱為源自地表下的能源,隨深度增加而升高地層岩溫(地溫梯度),地球中心(地核)溫度推測高達 6,000℃。地球內部存有大量岩漿,當地殼板塊相互碰撞時伴隨產生之巨大壓力及溫度亦會形成岩漿。大部份的岩漿仍停留於地底下,並且在地底大區域產生熱岩石,使得淺層地殼的地溫梯度較高;水經熱岩石的加熱時,自地殼的斷層和裂縫處上升至地表,形成溫泉、泥火山、火山噴氣孔等。 若上升的熱水遭遇不透水的岩層,即被限制在地底岩石的孔隙及裂縫中,形成所謂的「地熱儲集層」(geothermal reservoir),其溫度比地表溫泉高出許多,甚至可達 350℃,是極有用的能源。若地熱儲集層離地表不深時,可經由鑽井取得,目前經濟開發深度已可達 3,000 公尺的儲集層。台灣位於環太平洋火山活動帶西緣,地熱資源豐富,島上共有百餘處溫泉地熱徵兆,顯示熱源條件良好甚具應用潛力。

台灣地區可區分為火山性及非火山性兩種地熱資源,其中火山性地熱區僅有北部大屯地熱區及宜蘭外海之龜山島兩處;其他則皆屬非火山性熱水型地熱區,例如宜蘭清水及土場地區、台東金崙及知本地區等。

海洋能

海洋能(圖片來源)

海洋覆蓋地球表面積達三分之二以上,蘊藏著豐富的海洋能源可供開發使用,海洋能源除具有能量巨大、可以再生、無環境污染之虞等優點外,尚有不需陸地空間等等優勢,是一種具潛力的再生能源。海洋能源包含了可利用的再生能源(潮汐、海流、波浪、溫差等),依其能量轉換方式的不同可分為:利用每天潮流漲落的位能差產生電力之潮汐能源( Tidal Energy );利用海洋中的洋流推動水輪機發電之海流發電( Tidal/marine Currents );利用波浪運動的位能差、往復力或浮力產生動力之波浪能源( Wave Energy );利用深層海水與表層海水之溫差汽化工作流體帶動渦輪機發電之海洋溫差能源( OceanThermal Energy Conversion ,簡稱 OTEC )。新能源方面則包含海底天然氣水合物,一種存在深海地層富含天然氣的白色冰狀物質,其含有機碳的總蘊藏量據調查約是傳統化石燃料儲量的兩倍,是由化石燃料過渡到綠色再生能源利用的階段可供使用的海洋能源。

低碳生活
一、空調設備
  1. 請選購高 EER 冷氣機
    EER 值愈高,冷氣機愈省電,一般而言,每提高 0.1,就可節約 4% 冷氣機用電。節能標章窗型冷氣機 EER 值比國家標準高 10%,分離式冷氣機高 15%,省電有效率。
  2. 依空間大小選擇冷氣機
    一般家庭以每坪每小時產生 450 kcal 熱量計,以此推算,每坪房間約需 0.15 冷凍噸,選用的冷氣機冷凍噸太大,壓縮機會頻繁啟動,比較耗電,而且減損壓縮機壽命。
  3. 住宅宜選用變頻式冷氣機或可變冷媒空調系統
    變頻冷氣壓縮機可隨室內溫度調節運轉速度,以增加舒適感,亦較省電達4至6成。
二、照明燈具
省電光源與燈具
  1. 白熾燈泡價格便宜效率差,但演色性為 100,適合客廳檯燈展現暖和氣氛。
  2. 日光燈用電量大約只有白熾燈泡的 1/3;同時,日光燈的壽命,大約為白熾燈的 5 倍。
  3. 省電燈泡就是燈泡型日光燈,家庭使用省電燈泡,比白熾燈節省用電約 2/3,並增長使用壽命 3~4 倍。
  4. 採用三波長日光燈管,一般常見如 T8、T5 型日光燈,比傳統日光燈管發光效率高且壽命長,約可節省耗能 5% 至 30%,增加使用壽命約 2.5 倍;同時,三波長日光燈管的演色性較佳,呈現人體或物品的顏色較為逼真。
  5. 日光燈具選用電子式安定器,比傳統安定器省電 30% 以上。
  6. LED 燈具發光效率佳、具有高演色性、平均使用壽命長,且不含汞、鉛等有害環境物質,在相同照明效果下,用電量是白熾燈泡的 1/8,螢光燈管的 1/2。
照明設計
  1. 居家照明,以舒適為主,以全般照明和局部照明並用為原則,全般照明可採用最低水平,在較費眼力場合,可用局部照明( 檯燈) 加強。
  2. 天花板及牆面儘量選用反射率較高的乳白色或淺色系列。
  3. 利用建築物的自然採光,不但可以減少照明用電,也可降低因照明器具散熱所需的空調用電。
燈具使用與維護
  1. 使用自動點滅器,可感測周圍的亮度,於夜晚自動點燈,白天自動關燈。可用於如門燈、庭園燈等。
  2. 燈管及燈具應該定期擦拭、清潔,以提高反射率,來維持室內的照明。
  3. 日光燈管的兩頭若已經有黑化的現象,請及早更換燈管,以保持室內充足的照度。
  4. 螢光燈管應選購節能標章產品。
  5. 一般新裝設室內照明燈具,使用 3 年後,照度只剩設計值的 44%。清潔燈管燈具後,光源出力可以增加為 55%;燈管全部換新,光出力可提高至 75%;天花板及牆壁重新油漆,可以提高至 91%;最後,將所有燈具換新,才可回復原始設計 100% 出力。
三、太陽能熱水器
  1. 台灣中南部一年四季日照強烈,適合採用太陽能熱水器作為輔助日常洗滌與沐浴之熱水供應,以降低瓦斯或電熱費用。
  2. 以台灣的平均日照強度而言,每一平方公尺集熱器一年約可節省 1,900 元瓦斯費,一年約可供應 28,000 公升洗澡水。
  3. 經濟部為獎勵設置太陽能熱水系統,訂定「太陽能熱水系統推廣獎勵要點」,民眾可至經濟部能源局網站查詢相關經費補助之辦法。(www.moeaboe.gov.tw)
  4. 一般太陽能熱水器之集熱器應面朝正南方,太陽輻射能量收集效果最好。
  5. 應至少每月一次之定期清洗集熱器面蓋之落塵,及排放集熱器和儲水桶底堆積之雜質與水垢,以維持太陽能熱水器之效率及壽命。
一、節水措施
  1. 換裝兩段式沖水器
    省水標章的新馬桶,一段式省水馬桶沖水量降為6 公升,兩段式省水馬桶沖水量為6 公升及3 公升。
  2. 蓮蓬頭與水龍頭加裝節水配件
    可在蓮蓬頭與出水管處加裝節水配件,限制過量出水,龍頭與進水管之間可加裝節水墊片或節水調整接頭裝置。
  3. 使用省水型洗衣機
    一般型洗衣機使用標準洗衣行程需消耗150 公升至200 公升用水;具省水標章洗衣機使用標準洗衣行程僅消耗約100 公升。
二、水資源再利用
  1. 利用洗米水、煮麵水洗碗盤,可節省生活用水並減少洗潔精的污染。
  2. 洗菜水、洗衣水、洗碗水及洗澡水等可用來洗車、擦洗地板或沖馬桶。
  3. 收集除濕機、純水機、蒸餾水機等設備的排放水並予以回收再利用。
  4. 利用屋頂裝置雨水貯留設備,收集雨水作為一般澆花、洗車及沖馬桶等替代水源。
  5. 機關學校、工廠等可規劃中水道系統。將生活污水處理至符合一定水質標準,作為花圃澆水、操場灑水、廁所沖洗、消防用水等水資源再利用系統。
低碳運輸

根據交通部運輸研究所調查,運輸系統最大的二氧化碳排放量為自小客車,其次為機車,兩者合計約占我國運輸部門二氧化碳排放量的 69%。所以,呼籲您讓愛車週休一日,多搭乘大眾運輸工具。目前國內各單位大都有提供 E 化服務,儘量多用網路辦理,少跑馬路,可以減少交通排碳量。

  1. 鐵馬步行兼保健
    外出多走路或騎腳踏車,健康又減碳。
  2. 減少開車減少碳
    全國汽、機車周休一日,民眾改搭乘大眾運輸工具或騎腳踏車,每年可省約 8.1 億公升汽油,減少約 184 萬公噸的二氧化碳排放量,且選擇搭乘大眾運輸工具,不需要到處尋找停車位及繳交停車費。
  3. 搭乘大眾運輸工具好處多
    落實共乘制度,不僅可減少通勤成本、空氣污染,還可認識新朋友。
  4. 選購車也可救地球
    購車時考量能源效率比(EER),EER 越高,車子越節能。選購車身流線型,車體較輕、低排氣量,淺色系的車輛,且選擇適當的隔熱紙,可減輕車輛空調負荷。買車前,可參考經濟部能源局《車輛油耗指南》,以及行政院環保署《綠色車輛指南網》,最耗油較最省油的車型,耗油量相差多達 3.5 倍。優先選購油電混合車、電動機車及電動輔助自行車等低油耗、低污染車輛,就有機會獲得購車補助。

【低碳運具】

環狀輕軌列車
  • 提高大眾運輸服務水準、軌道運輸系統覆蓋率及降低道路交通擁擠情形。
  • 完成大眾運輸系統整合,減少大眾運輸工具轉乘時間及個人運輸間轉乘之時間。
  • 提高土地使用之可及性,促進產業發展。
  • 降低噪音量、空氣污染量。
  • 新型輕軌系統為城市移動之地標,使高雄市轉型成功,塑造國際化及現代化的都市意象,一躍成為國際都會城市。
  • 環狀輕軌配合捷運紅橘線與未來捷運化之台鐵,建構市區主要路網雛形。
輕軌列車

輕軌列車(圖片來源:高雄市政府)

 

大眾運輸
高雄市電動低地板公車

高雄市電動低地板公車(圖片來源)

高雄捷運

高雄捷運(圖片來源)

 

替代燃料車
  • 液化石油氣汽車

    液化石油氣汽車(圖片來源:Opel)

    液化石油氣汽車
    液化石油氣汽車即為 LPG 車。液化石油氣是一種輕質碳氫化合物的混合氣體,來源於大自然中的原油和天然氣盛產地區,在精煉石油過程中產生。它很容易液化,需增加壓力或降低溫度才能貯存或運輸。因而它移動起來像液體,燃燒時像氣體,也比汽油燃燒得更潔淨,且它不像汽油那樣含有許多毒性化合物。因此目前已有以液化石油氣為動力的汽車在市場上向公眾銷售。

     

  • 液化天然氣汽車

    液化天然氣汽車(圖片來源)

    液化天然氣汽車
    液化天然氣汽車(LNG) 與液化石油氣汽車相類似,不同的是燃料源。液化天然氣比今天其他任何一種燃料的能量密度都高,而且還有更高的辛烷規定值,使汽車可以更高的效率行駛。天然氣因為其良好的排放特性及豐富的儲量而成為各種代用燃料的首選。
  •  

     

  • 電動汽機車
    電動車是以充電的電池供給動力。有些電動車是混合型的,它除了有一個普通的可充電電池外,還有一個混合燃料,例如油電混合車。使用其它形式的燃料(通常是汽油) 以轉變為電力。電動汽車目前正為最受歡迎的代用燃料車。
    電動機車

    電動機車(圖片來源)

    油電混合車

    油電混合車(圖片來源)

 

自行車
高雄市公共腳踏車

高雄市公共腳踏車(圖片來源)

高雄市公共腳踏車

高雄市公共腳踏車(圖片來源)