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1 新 能 源 探 討 替 代 燃 料 與 再 生 能 源 中 國 石 油 公 司 民 營 化 執 行 小 組 蔡 信 行 目 前 地 球 上 的 化 石 燃 料 存 量, 石 油 可 再 用 40 年, 天 然 氣 60 年, 而 煤 炭 可 用 兩 百 年, 這 些 從 幾 億 年 前 埋 藏 在 地 底 下 的 動 植 物 所 形 成 的 化 石 燃 料, 終 有 用 罄 的 一 天, 屆 時 我 們 將 用 什 麼 來 作 為 能 源? 替 代 燃 料 及 再 生 能 源 所 謂 替 代 燃 料, 指 的 是 可 替 代 傳 統 化 石 燃 料 的 燃 料, 一 般 指 壓 縮 天 然 氣 液 化 天 然 氣 液 化 石 油 氣 甲 醇 乙 醇 生 質 柴 油 氫 氣 及 P- 系 列 燃 料 而 所 謂 再 生 能 源, 是 指 可 再 生 或 新 生 的 能 源, 如 水 力 風 力 太 陽 光 能 及 熱 能 潮 汐 生 質 能 ( 垃 圾 能 源 作 物 森 林 等 ) 何 謂 P- 系 列 燃 料? 美 國 能 源 部 在 能 源 政 策 法 案 中, 在 一 九 九 八 年 七 月 又 新 增 了 三 種 替 代 燃 料 這 三 種 燃 料 都 是 乙 醇 甲 基 四 氫 化 口 夫 喃 (MTHF) 和 戊 烷 的 摻 配 物, 如 果 在 極 冷 地 區 要 使 引 擎 有 冷 啟 動 性 能 時, 就 要 添 加 丁 烷 這 些 燃 料 被 它 們 的 開 發 者, 純 能 源 公 司 稱 之 為 P- 系 列 燃 料 使 用 這 一 類 燃 料 可 享 受 到 能 源 政 策 法 案 規 定 的 使 用 替 代 燃 料 的 優 惠 純 能 源 公 司 所 提 出 的 P- 系 列 燃 料 的 規 範 可 以 因 市 場 的 特 別 需 要 而 變 動, 被 美 國 能 源 部 批 准 的 品 牌 有 三 種, 即 純 普 通 級 純 高 級 和 純 寒 帶 氣 候 級 等 它 們 的 容 量 組 成 為 戊 烷 10.50% 甲 基 四 氫 化 口 夫 喃 15.55% 乙 醇 25.55% 正 丁 烷 0.15% 其 中 乙 醇 和 甲 基 四 氫 化 口 夫 喃 可 自 再 生 資 源 中 製 造, 如 含 纖 維 素 的 生 質 體 ( 廢 紙 農 業 廢 棄 物 都 市 及 工 業 木 材 廢 棄 物 ) 加 入 濃 酸 進 行 水 解 17

2 新 能 源 探 討 目 前 甲 基 四 氫 化 口 夫 喃 是 由 糠 醛 來 小 量 製 造, 以 供 特 殊 化 學 品 或 製 程 工 業 用 甲 基 四 氫 化 口 夫 喃 與 酒 精 一 樣, 可 擴 大 自 玉 米 等 農 產 品 或 廢 棄 物 中 製 造 出 來 本 文 將 帶 領 你 認 識 這 些 污 染 較 少 的 再 生 能 源 能 源 利 用 現 況 萬 物 欣 欣 向 榮, 機 器 轉 動 不 停, 它 們 都 需 要 一 種 東 西 來 維 持, 這 種 東 西 就 是 能 量 地 球 上 大 部 分 的 能 量 均 源 自 於 太 陽, 經 轉 變 後 有 的 是 存 量 有 限, 有 些 則 可 再 生 循 環 使 用 早 期 生 物 活 動 的 能 量 泉 源 靠 的 是 食 物, 透 過 食 物 的 攝 取 把 它 轉 化 成 能 量 隨 著 文 明 的 進 展, 人 類 為 改 善 生 活 而 發 明 機 械 來 替 代 人 力, 最 早 使 用 的 動 力 能 源 是 天 然 能 源, 如 木 材 煤 炭 天 然 氣 及 石 油 等 自 十 九 世 紀 的 工 業 革 命 及 二 十 世 紀 福 特 發 明 汽 車 之 後, 天 然 能 源 如 煤 炭 石 油 天 然 氣 和 鈾 礦 更 被 大 量 開 採 運 用 然 而 自 然 資 源 有 限, 如 果 不 能 生 生 不 息, 終 有 耗 盡 的 一 天 依 現 今 的 估 計, 在 各 項 初 級 能 源 中, 石 油 可 用 40 年, 一 般 天 然 氣 可 用 60 年, 煤 炭 可 用 兩 百 年, 原 子 能 的 鈾 可 用 七 十 多 年 未 雨 綢 繆, 尋 求 資 源 的 源 源 供 給, 並 減 少 對 環 境 的 衝 擊, 尋 找 替 代 燃 料 及 再 生 能 源 乃 成 為 目 前 的 當 務 之 急 我 國 於 民 國 八 十 八 年 規 劃 的 短 中 長 程 再 生 能 源, 包 括 了 太 陽 熱 能 及 光 電 能 小 水 力 風 力 能 地 熱 能 生 物 能 ( 酒 精 汽 油 生 質 柴 油 能 源 作 物 森 林 及 生 質 氫 能 ) 及 海 洋 溫 差, 另 有 廢 棄 物 能 源 利 用, 包 括 農 業 廢 棄 物 工 業 廢 棄 物 及 都 市 廢 棄 物 希 望 到 二 二 年, 這 些 再 生 能 源 可 達 我 國 能 源 總 供 應 量 的 3%( 日 本 到 二 一 年 將 達 3.1%; 英 國 目 前 僅 為 0.25%, 他 們 首 相 聲 稱 二 一 年 將 達 10%; 丹 麥 到 二 一 年 為 17.19%, 二 三 年 為 35%) 雖 然 只 是 百 分 之 三 的 比 例, 但 要 達 成 這 個 目 標, 仍 需 要 各 界 努 力 配 合 才 可 以 做 到 18

3 新 能 源 探 討 地 球 的 永 續 發 展 一 九 七 二 年 六 月 聯 合 國 在 瑞 典 斯 德 哥 爾 摩 舉 行 第 一 次 人 類 環 境 會 議, 發 表 人 類 環 境 宣 言, 明 示 保 護 及 改 善 環 境 是 人 類 的 責 任, 也 是 各 國 政 府 的 義 務, 更 應 該 共 同 採 取 行 動 於 此 揭 開 了 國 際 環 保 的 序 幕 一 九 八 五 年 的 維 也 納 公 約 和 一 九 八 七 年 的 蒙 特 婁 議 定 書, 是 管 制 破 壞 臭 氧 層 物 質 的 國 際 性 協 定, 這 兩 項 協 定 已 於 一 九 九 六 年 底, 由 161 個 締 約 國 批 准 施 行 一 九 九 二 年 六 月 在 巴 西 里 約 熱 內 盧 舉 行 聯 合 國 地 球 高 峰 會 議, 會 中 各 國 同 意 簽 署 減 緩 溫 室 效 應 的 氣 候 變 化 綱 要 公 約 保 護 地 球 物 種 的 生 物 多 樣 化 公 約 保 護 地 球 森 林 的 森 林 原 則, 提 出 二 十 一 世 紀 行 動 綱 要, 並 發 表 里 約 宣 言 氣 候 變 化 綱 要 公 約 主 要 在 管 制 導 致 溫 室 效 應 的 氣 體, 如 二 氧 化 碳 甲 烷 一 氧 化 碳 五 氟 化 硫 全 氟 碳 化 合 物 氟 氯 碳 化 物 等 的 排 放 氣 候 變 化 綱 要 公 約 締 約 國, 於 一 九 九 七 年 十 二 月 在 日 本 京 都 舉 行 第 三 屆 會 議, 乃 有 管 制 溫 室 氣 體 排 放 量 的 京 都 議 定 書 的 研 訂 這 些 國 際 性 的 活 動, 其 目 的 就 在 防 止 地 球 的 溫 暖 化, 減 少 全 球 二 氧 化 碳 的 排 放 量 所 以 節 省 能 源 的 使 用, 開 發 低 污 染 性 的 能 源, 尋 找 替 代 燃 料 與 再 生 能 源, 就 成 為 各 國 政 府 施 政 的 重 要 目 標 世 界 能 源 供 應 的 展 望 我 們 所 倚 賴 的 傳 統 燃 料 石 油, 地 球 上 目 前 的 蘊 藏 量 約 2.2 兆 桶, 具 開 採 經 濟 價 值 約 1 兆 桶 畢 竟 這 些 資 源 是 有 限 的, 終 有 耗 盡 的 時 候, 預 估 再 過 40 年 將 無 石 油 可 用, 或 許 比 我 們 想 像 的 速 度 還 快, 可 能 10 年 後, 它 的 供 給 就 不 那 麼 容 易 了 所 以 從 現 在 開 始, 我 們 必 須 積 極 尋 找 傳 統 燃 料 的 替 代 品, 絕 對 不 能 等 到 最 後 19

4 新 能 源 探 討 一 滴 石 油 用 罄 時, 才 採 取 行 動 可 以 取 而 代 之 的, 有 石 油 以 外 的 碳 氫 化 合 物, 如 由 天 然 氣 煤 炭 或 油 砂 轉 製 的 液 體 油 料, 或 者 替 代 燃 料 如 天 然 氣 再 生 能 源 各 種 來 源 的 氫 氣 等 每 一 種 替 代 品 都 有 它 們 特 殊 的 產 製 流 程 環 保 考 量 和 經 濟 效 益 隨 著 製 程 和 技 術 的 日 新 月 異, 再 配 合 採 用 這 類 能 源 車 輛 的 開 發, 這 種 更 替 的 趨 勢 最 慢 在 二 四 年 前, 最 快 可 能 在 二 一 年 前 就 會 出 現 此 外, 更 替 的 速 度, 必 須 在 傳 統 燃 料 還 剩 50 % 以 前, 就 展 現 其 可 取 代 性 除 石 油 外, 地 球 上 的 能 源 尚 有 非 傳 統 的 液 體 油 料, 一 種 由 天 然 氣 製 造 的 液 體 燃 料, 可 能 達 17.2 兆 桶 油 當 量, 煤 炭 資 源 約 46 兆 桶 油 當 量, 而 新 近 在 極 圈 與 海 床 下 發 現 的 甲 烷 水 合 物, 其 蘊 藏 量 約 有 137 兆 桶 油 當 量 如 果 可 經 濟 地 將 前 述 幾 種 非 傳 統 的 化 石 能 源 開 採 出 來, 我 們 或 可 暫 緩 面 臨 能 源 枯 竭 的 窘 境 然 而 能 源 的 開 採 對 環 境 造 成 的 影 響, 例 如 從 油 砂 與 油 頁 岩 抽 取 原 油 需 要 開 採 大 片 礦 區 而 破 壞 自 然 環 境, 處 理 這 種 原 油 並 提 升 它 的 品 質 會 產 生 固 體 及 液 體 的 殘 渣 有 害 的 重 金 屬 氣 體 排 放 物 等, 以 及 能 源 的 使 用 所 產 生 的 溫 室 效 應 與 空 氣 污 染, 都 迫 使 我 們 必 須 積 極 地 尋 找 更 為 環 保 的 新 能 源 末 來 的 新 能 源 未 來 車 用 能 源 發 展 的 重 點 之 一, 是 燃 料 與 電 力 混 合 能 源 混 合 燃 料 車 輛 使 用 小 巧 且 高 效 率 的 內 燃 機, 並 在 加 速 時 利 用 電 池 提 供 額 外 的 動 力 第 一 代 的 混 合 燃 料 電 動 車 輛 已 經 上 市, 美 國 及 日 本 的 汽 車 製 造 廠 正 在 生 產 下 一 代 的 混 合 燃 料 概 念 車, 預 計 在 未 來 10 年 內 將 會 有 重 大 的 進 展 20

5 新 能 源 探 討 以 燃 料 電 池 為 動 力 的 燃 料 電 池 車 過 去 十 年 來, 燃 料 電 池 在 技 術 方 面 已 有 很 大 的 進 步, 今 後 交 通 移 動 式 或 固 定 式 的 發 電 設 備 上, 燃 料 電 池 的 運 用 將 會 愈 來 愈 普 遍, 這 些 系 統 在 價 格 上 具 有 相 當 大 的 競 爭 力, 同 時 可 減 少 發 電 對 環 境 帶 來 的 衝 擊 不 過 在 被 大 眾 接 受 以 前, 燃 料 電 池 還 須 做 得 更 小 更 便 宜 未 來 的 攜 帶 式 電 池 將 以 鋰 聚 合 體 技 術 為 基 礎, 其 能 源 容 量 將 可 達 目 前 市 售 電 池 的 三 倍 這 項 發 展 對 於 混 合 燃 料 電 動 車 輛 的 開 發 極 為 重 要, 在 手 提 電 腦 及 手 機 上, 消 費 者 也 會 見 到 更 好 的 電 池 以 電 力 為 動 力 的 電 動 車 利 用 生 物 來 提 煉 燃 料, 將 會 隨 著 基 因 工 程 的 研 究 而 有 革 命 性 的 發 展, 譬 如 可 以 種 植 快 速 生 長 的 作 物 來 製 造 酒 精 種 植 此 類 作 物 猶 如 在 種 植 汽 油, 一 方 面 可 以 減 少 石 油 的 進 口, 另 一 方 面 它 不 會 增 加 大 氣 中 二 氣 化 碳 的 排 放 量 隨 著 DNA 工 程 21

6 新 能 源 探 討 的 進 步, 今 後 能 源 的 生 產 將 會 像 種 植 農 作 物 一 樣 可 行 使 用 乙 醇 為 燃 料 的 汽 車 生 質 柴 油 是 由 植 物 油 ( 如 黃 豆 油 與 油 菜 子 油 ) 和 醇 類 ( 最 常 見 的 為 甲 醇 ) 反 應 而 成 的 酯 類, 它 常 常 被 摻 在 柴 油 中 供 做 重 型 車 燃 料 之 用, 最 常 用 的 配 方 為 20% 生 質 柴 油 與 80% 的 一 般 柴 油 雖 然 生 質 柴 油 的 性 質 與 一 般 柴 油 的 性 質 相 仿, 但 燃 燒 產 生 的 碳 氫 化 合 物 一 氧 化 碳 和 懸 浮 微 粒 較 少, 同 時 可 直 接 使 用 在 一 般 的 柴 油 引 擎 上 生 質 柴 油 的 缺 點 則 是 排 放 的 氮 氧 化 物 較 多, 價 格 也 較 貴 根 據 美 國 能 源 部 的 估 計, 生 質 柴 油 的 生 產 成 本 約 為 一 般 柴 油 的 三 倍, 所 以 技 術 還 有 待 進 一 步 的 開 發 人 類 早 就 懂 得 利 用 太 陽 能, 它 是 一 種 最 理 想 的 永 續 能 源 ( 只 要 太 陽 還 在 ), 但 目 前 尚 難 有 競 爭 性, 主 要 是 因 為 它 很 難 經 濟 地 大 量 獲 取 和 儲 存 然 而 專 家 們 認 為 在 未 來 10 年 內, 太 陽 能 的 運 用 會 有 很 大 的 進 展, 最 近 太 陽 電 池 效 率 ( 包 括 太 陽 光 電 池 ) 的 提 高, 使 得 廣 泛 使 用 這 種 資 源 不 再 是 夢 想, 譬 如 將 太 陽 能 用 在 建 築 物 的 暖 氣 和 冷 氣 系 統 上 22

7 新能源探討 家用太陽能熱水器 太陽熱能工業應用系統 目前地質學家已發現極圈海洋底下有豐富的天然氣晶體的蘊藏 如果可以開 採這些蘊藏物 對於未來能源的供應將是一大助益 目前只有少數幾個國家的政 府在做試探性的研究 尚未有商業上的開採 不過這種能源未來的潛力無窮 風力很顯然是一種再生能源 被喻為乾淨的能源 不過也受到部分環保人士 的反對 因為風力渦輪機在感覺上是工業產品 會破壞環境景觀而威脅到環境 也會減低土地的利用價值 而且渦輪機的轉動也會帶來噪音 風力發電雖較環保 但發電基礎要件是 長年需達每秒5公尺以上的風速 但 當風速超過每秒15公尺以上時 為保護風力機齒輪箱 也會暫停發電 所以風力 23

8 新 能 源 探 討 過 與 不 及 都 不 適 宜 全 世 界 風 力 發 電 首 屈 一 指 的 丹 麥, 目 前 有 五 千 六 百 多 座 風 車, 供 應 丹 麥 11% 的 電 力 ; 根 據 丹 麥 政 府 的 說 法, 到 二 三 年 全 國 風 力 發 電 可 提 供 該 國 一 半 電 力 風 力 發 電 電 價 每 瓩 為 四 美 分, 與 其 他 能 源 比 較 極 具 競 爭 力 現 代 式 百 萬 瓦 級 風 力 發 電 機 24

9 新 能 源 探 討 我 國 首 座 風 力 發 電 機 組 由 台 塑 公 司 與 經 濟 部 能 源 委 員 會 共 同 設 立 在 麥 寮 工 業 區, 於 二 年 十 二 月 二 十 七 日 啟 用, 有 四 座 巨 型 風 力 發 電 機 組, 每 座 可 發 電 660 瓩, 合 計 2,640 瓩 ( 大 的 火 力 發 電 廠 發 電 量 都 在 百 萬 瓩 左 右 ) 發 電 量 雖 不 多, 但 運 轉 的 數 據 和 過 程, 可 做 為 我 國 能 源 開 發 的 重 要 參 考 麥 寮 風 力 發 電 示 範 系 統 實 景 駕 馭 海 洋 的 動 力 一 直 是 歐 洲 人 的 憧 憬, 直 到 一 九 九 九 年, 這 種 願 景 才 真 正 商 業 化 在 蘇 格 蘭 印 福 尼 斯 的 應 用 研 究 及 技 術 公 司 在 愛 爾 蘭 建 造 了 一 座 二 百 萬 瓦 ( 2-Mw) 的 海 浪 渦 輪 機, 另 外 附 設 了 一 座 一 百 五 十 萬 瓦 (1.5Mw) 的 風 力 渦 輪 機, 以 提 供 商 業 運 轉 海 浪 發 電 的 利 益 還 在 邊 際 之 間, 其 發 電 技 術 較 特 別, 適 合 於 偏 遠 的 海 上 油 氣 平 台 電 力 供 給 之 用 為 了 進 行 這 項 計 畫, 在 倫 敦 的 英 國 婆 羅 乃 石 油 財 團 購 買 了 該 國 一 家 電 廠 19.73% 的 股 份, 以 期 利 用 海 浪 發 電, 在 偏 遠 海 上 油 田 設 立 發 電 量 達 數 百 萬 瓦 (Mw) 的 電 廠 25

10 新 能 源 探 討 以 上, 是 一 些 主 要 的 再 生 能 源, 但 是 每 一 種 能 源 都 各 有 優 劣, 尚 待 能 源 工 業 界 加 以 一 一 克 服, 以 期 達 到 更 好 的 經 濟 效 益 能 源 與 環 保 在 各 種 燃 料 中, 其 分 子 的 氫 / 碳 比 例 愈 小 者, 燃 燒 後 所 排 放 之 二 氧 化 碳 的 量 就 愈 多, 亦 即 燃 燒 較 重 的 油 料 及 煤 炭, 就 會 排 放 較 多 的 二 氧 化 碳 舉 例 而 言, 天 然 氣 中 的 甲 烷, 氫 / 碳 比 為 4, 液 化 石 油 氣 的 丙 烷, 氫 / 碳 比 為 2.67, 六 碳 的 汽 油 為 2.33, 十 六 碳 的 柴 油 為 2.125, 二 十 碳 的 燃 料 油 為 2.10 由 此 可 見, 在 化 石 燃 料 中, 愈 輕 者 燃 燒 愈 乾 淨 而 替 代 能 源 當 中, 包 含 了 天 然 氣 液 化 石 油 氣 甲 醇 乙 醇 核 能 燃 料 電 池 氫 氣 等, 其 排 放 的 二 氧 化 碳 都 比 燒 汽 油 來 得 少 基 本 上 大 部 分 的 能 源 都 是 利 用 太 陽 的 光 合 作 用 經 由 動 植 物 轉 化 而 來 的, 有 的 需 要 很 長 的 時 間 才 能 形 成, 例 如 煤 石 油 及 天 然 氣, 是 古 代 儲 存 下 來 的 化 石 燃 料 ; 有 的 形 成 時 間 較 短, 如 木 材 的 長 成, 需 要 數 年 至 數 十 年 的 時 間 使 用 化 石 燃 料 或 農 林 漁 牧 產 品 後 會 產 生 各 種 廢 棄 物, 包 括 工 業 廢 棄 物 及 都 市 廢 棄 物, 造 成 環 境 問 題 如 何 將 上 述 的 廢 棄 物 加 以 應 用 創 造 新 的 能 源, 實 在 是 我 們 需 要 努 力 的 方 向 之 一 我 國 的 能 源 研 究 近 年 來, 我 國 致 力 研 究 的 新 能 源, 包 括 太 陽 熱 能 ( 如 太 陽 能 熱 水 器 烘 乾 機 ) 太 陽 光 能 地 熱 能 風 能 海 洋 能 燃 料 電 池 及 生 質 能 ( 如 工 業 廢 棄 物 及 都 市 廢 棄 物 ), 有 些 產 品 已 走 入 我 們 生 活 中, 有 些 則 尚 待 加 強 其 實 用 性, 希 望 短 時 間 內 運 用 新 能 源 的 產 品 能 大 量 應 市 26

11 新能源探討 大屯地熱區庚子坪地熱徵兆 依據工研院能源及資源研究所的研究 至二 二 年 在廢棄物能源發電方 面 包括沼氣發電 沼氣燃燒 焚化發電 氣化發電及熱能利用 如我們全力以 赴 將可獲得每年二百六十萬公秉油當量的能源 而太陽熱水器及太陽光電池也 可帶給我們每年八十萬公秉油當量的能源 對新能源的挹注有很大的貢獻 龜山島的地熱徵兆 27

12 新 能 源 探 討 依 據 我 國 能 源 管 理 法 及 台 灣 地 區 能 源 政 策, 為 加 強 能 源 研 究 發 展 工 作, 特 別 設 置 能 源 研 究 發 展 基 金, 並 在 能 源 管 理 法 中 規 定 基 金 用 途, 包 括 能 源 開 發 節 約 能 源 的 技 術 研 究 及 人 才 培 訓 等 基 金 會 設 立 的 主 要 任 務 是, 希 望 到 民 國 一 九 年 時 累 積 節 約 能 源 達 28%, 以 及 再 生 能 源 利 用 占 總 能 源 供 應 3% 的 目 標, 適 時 提 供 各 項 技 術 支 援 ( 資 料 來 源 : 科 學 發 展 月 刊 第 365 期 ) 28

13 新 能 源 探 討 風 力 發 電 之 應 用 和 效 益 交 通 部 郵 政 研 究 所 研 究 員 陳 文 樹 幾 乎 每 個 人 在 年 幼 時 都 曾 玩 過 風 車 的 玩 具, 祇 要 有 微 風 迎 面 吹 拂 即 會 帶 動 風 車 的 葉 片 繞 轉, 亦 即 將 風 的 能 量 轉 變 為 動 能 歐 洲 地 區 即 有 不 少 的 國 家 如 有 低 地 國 之 稱 的 荷 蘭, 居 民 自 數 百 年 前 便 知 利 用 風 車 之 運 轉 從 事 低 窪 地 帶 之 抽 水, 且 在 甚 早 之 前 即 已 普 遍 利 用 風 車 來 帶 動 磨 坊 的 磨 輪, 以 將 麥 粒 碾 磨 成 粉 若 是 進 一 步 的 再 將 動 能 轉 變 為 電 能, 那 不 就 可 以 發 出 電 力 了 嗎? 當 然, 用 於 發 電 的 風 車, 其 體 型 或 風 葉 可 皆 相 當 的 龐 大, 動 輒 是 數 層 樓 房 的 高 度, 俾 能 承 受 強 大 的 風 力, 好 發 出 巨 量 的 電 力 目 睹 聳 立 於 山 崗 海 邊 的 風 力 發 電 機, 迎 風 轉 動 風 葉, 備 極 雄 偉 且 又 兼 具 韻 律 柔 暢 之 美 感, 好 似 優 美 的 藝 術 品, 因 而 風 力 發 電 廠 ( 區 ) 尚 有 促 進 觀 光 之 特 殊 效 益 風 力 係 取 之 無 盡 暨 了 無 污 染 的 能 源, 以 風 力 來 發 電 既 不 需 耗 用 燃 料, 不 會 排 放 二 氧 化 碳 產 生 灰 渣 等 廢 棄 物, 具 有 充 分 保 護 環 境 永 續 利 用 資 源 等 優 點, 亦 無 安 全 上 之 顧 慮, 而 且 容 易 裝 設, 且 不 似 其 他 的 發 電 設 施 一 般 需 要 定 期 的 保 養 維 修 ; 缺 失 之 處 乃 在 於 風 力 發 電 機 組 祇 能 擇 風 強 之 處 而 裝 設, 其 發 電 容 量 遠 比 火 力 發 電 機 組 之 容 量 為 小, 並 會 因 季 節 性 的 風 力 變 化 而 影 響 其 穩 定 度, 以 致 僅 能 彌 應 部 份 電 力 之 供 應, 未 能 大 量 取 代 燃 料 ( 石 油 煤 炭 及 核 燃 料 ) 發 電 之 方 式 大 型 的 風 力 發 電 機 通 常 是 採 用 水 平 軸 的 型 式, 即 由 導 風 輪 加 速 齒 輪 箱 發 電 機 偏 移 裝 置 控 制 系 統 和 塔 架 等 部 位 所 組 成 早 期 的 發 電 風 車, 葉 輪 旋 轉 直 徑 係 在 廿 至 卅 公 尺 之 間, 現 之 葉 片 長 度 大 都 是 在 廿 五 公 尺 至 四 十 公 尺 間, 其 旋 轉 直 徑 已 可 常 有 超 過 六 十 公 尺 者, 且 擁 有 近 千 瓩 甚 至 達 數 千 瓩 發 電 容 量 的 大 型 風 車 俱 已 告 問 世, 致 風 力 發 電 的 成 本 得 以 日 漸 降 低 以 目 前 的 發 電 技 術 而 言, 約 莫 29

14 新 能 源 探 討 每 秒 三 公 尺 的 微 風 便 可 帶 動 風 車 的 扇 葉, 使 得 發 電 機 感 應 生 電 風 車 扇 葉 勢 須 講 求 輕 巧 堅 固, 且 若 風 力 發 電 機 架 設 的 位 置 係 在 海 邊, 尚 須 考 量 到 防 止 鹽 霧 銹 蝕 的 問 題 往 昔 的 風 力 發 電 機 ( 即 泛 稱 的 發 電 風 車 ) 常 係 以 鋁 鈦 合 金 來 製 造 本 體 支 架 和 扇 葉, 近 幾 年 來 由 於 材 料 科 技 的 進 步, 扇 葉 部 分 也 可 改 用 玻 璃 纖 維 以 取 代 金 屬, 扇 葉 的 片 數 以 三 片 為 較 常 見, 使 大 多 數 的 發 電 用 風 車 得 在 每 秒 3 ~ 30 轉 的 狀 態 下 進 行 發 電, 若 干 植 立 於 風 力 強 勁 地 區 者, 亦 有 裝 設 兩 片 扇 葉 的 風 力 發 電 機 風 力 發 電 乃 是 當 前 技 術 已 趨 成 熟 經 濟 效 益 又 已 明 顯 的 再 生 能 源 發 電, 舉 世 諸 工 業 先 進 國 俱 大 力 投 入 此 一 發 電 領 域, 尤 以 是 西 歐 各 國 和 美 日 為 甚 就 發 電 量 而 論, 近 達 650 萬 瓩 的 德 國 得 居 於 世 界 首 位, 且 近 三 年 來 每 年 的 平 均 成 長 率 可 達 40% 左 右, 成 長 幅 度 極 為 可 觀 德 國 早 於 1991 年 即 立 法 規 範 電 力 公 司 應 依 最 終 用 戶 電 價 的 百 分 之 九 十 收 購 風 電 之 電 量,2000 年 4 月 1 日 再 作 修 正, 規 定 電 力 公 司 可 按 風 力 機 組 發 出 電 力 的 強 弱, 以 決 定 收 購 電 價 的 高 低 因 為 科 技 的 提 昇 進 步, 風 力 發 電 的 容 量 已 可 提 高 至 每 部 機 達 二 千 瓩, 近 數 年 間 全 球 新 設 的 風 力 機 組, 平 均 單 機 容 量 即 為 八 百 瓩, 顯 係 趨 近 於 大 型 化, 而 風 力 機 組 實 際 運 轉 時 間 與 風 力 機 組 得 用 以 運 轉 時 間 的 比 值 即 可 用 率 則 已 增 至 97~99% 再 則 由 於 需 用 量 漸 大, 使 風 力 發 電 機 組 之 製 造 裝 設 趨 於 普 遍, 故 發 電 成 本 爰 可 跟 著 降 低, 目 前 的 風 力 發 電 成 本 已 可 下 降 至 每 度 電 力 為 3.5~7.5 美 分, 頗 接 近 燃 料 發 電 之 價 位, 使 風 力 發 電 可 更 具 開 發 價 值 美 歐 和 日 本 諸 國 對 風 力 發 電 善 加 應 用 之 實 況 近 幾 年 來 增 加 甚 速 的 美 國 發 電 風 車, 主 要 是 安 裝 在 加 州 德 州 華 盛 頓 州 阿 拉 斯 加 州 和 夏 威 夷 等 地, 所 採 用 的 風 力 發 電 機 可 分 為 由 發 電 廠 所 裝 設 和 功 率 為 5~ 40kw 的 小 型 風 力 機 兩 大 類 組 前 者 的 單 機 容 量 大 都 是 在 500kw 以 上, 以 550kw 的 風 力 發 電 機 為 最 常 見 ; 後 者 則 是 安 裝 於 離 城 市 較 遠 的 營 址 區 或 研 究 站, 以 取 代 30

15 新 能 源 探 討 原 本 使 用 柴 油 的 發 電 機 美 國 能 源 部 業 已 於 1994 年 4 月 成 立 有 國 家 風 能 協 調 委 員 會, 以 評 估 各 地 的 風 力 資 源, 同 時 協 助 各 電 力 機 構 相 關 的 技 術, 並 制 定 風 力 發 電 發 展 計 畫 美 國 的 風 能 協 調 委 員 會 甫 成 立 之 初, 對 於 其 所 推 動 風 力 發 電 的 目 標, 係 在 於 對 風 力 的 妥 善 運 用, 如 風 速 為 5.8m/s 時 所 發 出 電 力 的 成 本 可 低 於 5 美 分 /kwh; 至 於 功 率 範 圍 為 5-40kw 的 小 型 風 力 發 電 機, 則 訂 定 在 風 速 為 4-5m/s 的 情 況 下, 發 電 成 本 得 低 於 9-12 美 分 /kwh, 以 應 用 於 國 內 外 風 力 能 源 市 場 上 委 員 會 並 對 各 類 型 的 風 力 發 電 機 作 深 入 的 研 究, 其 一 之 類 型 是 750kw 的 三 葉 片 上 風 向 的 變 速 風 力 機, 另 兩 類 型 是 二 葉 片 下 風 向 雙 速 或 變 速 之 風 力 發 電 機, 自 設 立 以 來 已 投 注 逾 五 千 萬 美 元 的 資 金, 其 中 約 4,500 萬 美 元 係 用 於 風 力 機 的 開 發, 約 630 萬 美 元 則 用 於 周 邊 系 統 的 開 發, 包 括 變 速 箱 的 設 計 控 制 重 量 較 輕 的 葉 片, 低 速 直 接 驅 動 的 電 機 以 及 先 進 的 分 散 式 監 控 系 統 現 美 國 研 製 問 世 的 新 式 風 力 發 電 機, 在 5.8m/s 風 速 的 狀 況 下, 發 電 成 本 僅 約 4 美 分 /kwh, 在 6.7m/s 風 速 時 發 電 成 本 更 可 低 至 約 2.5 美 分 /kwh, 該 等 極 為 進 步 的 風 力 發 電 機 得 具 有 專 用 翼 型 自 轉 葉 片 結 構 自 轉 控 制 技 術 重 量 輕 的 軟 性 葉 片 低 噪 音 但 高 性 能 的 扇 葉 轉 動 技 術 整 體 功 率 電 力 控 制 系 統 和 可 單 獨 控 制 葉 片 的 變 型 導 風 輪 等 多 項 特 點 之 後, 美 國 能 源 部 又 擇 定 於 科 羅 拉 多 州 設 立 一 處 風 能 技 術 中 心, 中 心 內 現 有 16 組 風 力 發 電 機 的 結 構 試 驗 台, 主 要 是 作 為 研 究 之 用, 俾 可 確 實 掌 握 風 力 機 的 運 轉 和 性 能 特 點, 最 大 容 量 者 發 電 能 力 可 達 一 千 瓩, 其 中 的 數 部 試 驗 用 風 力 發 電 機, 上 方 裝 有 可 從 事 資 料 讀 取 的 監 控 系 統 風 能 技 術 中 心 內 並 建 造 有 一 座 80 公 尺 高 的 測 風 塔, 以 探 測 高 空 強 風 的 特 性, 例 如 當 地 秋 季 時 風 力 甚 強 最 大 風 速 可 達 54 m/s, 並 可 於 此 地 進 行 全 面 性 的 抗 風 試 驗 此 外, 該 一 世 界 級 的 風 力 能 源 研 究 中 心 還 設 立 有 一 處 葉 片 試 驗 室, 俾 可 充 分 投 入 葉 片 結 構 性 能 和 疲 勞 特 性 的 研 究, 用 於 試 31

16 新 能 源 探 討 驗 的 葉 片 最 大 長 度 可 達 30 公 尺 ; 另 亦 著 重 於 改 變 扇 葉 的 加 工 法, 以 求 降 低 成 本 提 高 品 質, 增 加 可 靠 性, 迄 今 已 陸 續 投 資 數 百 萬 美 元, 分 兩 階 段 從 事 加 工 方 法 的 創 新, 俾 可 降 低 葉 片 加 工 成 本, 進 而 再 對 其 他 部 位 採 行 新 創 的 加 工 方 法 在 其 技 術 輔 導 轉 移 下, 現 已 不 乏 有 由 美 國 製 造 並 已 行 銷 至 其 他 國 家 的 風 力 發 電 機, 像 是 由 Zond 能 源 系 統 公 司 所 製 造 的 Z-40 型 550kw, 以 及 由 先 進 風 能 公 司 製 造 的 AWT-27 型 275kw 風 力 發 電 機 等, 俱 得 與 丹 麥 德 國 之 製 品 相 比 美, 使 美 國 的 風 力 能 源 開 發 業 者, 得 在 國 內 外 的 能 源 市 場 上 擁 有 強 大 的 競 爭 力 在 歐 洲 方 面, 若 以 風 力 發 電 量 佔 各 該 國 發 電 總 量 的 比 例 而 論, 則 歐 洲 的 丹 麥 當 可 居 於 鰲 首 之 位, 故 舉 其 為 例 陳 述 如 下 近 年 來, 丹 麥 的 風 力 發 電 電 量 已 約 為 其 全 國 發 電 總 量 的 20% 至 25%, 風 力 發 電 電 價 每 瓩 小 時 (kwh) 約 為 四 美 分, 與 其 他 能 源 比 較 極 具 競 爭 力 丹 麥 即 特 於 其 哥 本 哈 根 港 埠 的 入 口 處 附 近, 設 立 有 一 處 全 球 最 大 發 電 量 為 四 萬 瓩 的 濱 海 風 力 發 電 園 區 -- 米 代 爾. 葛 倫 登 風 力 發 電 園 區, 計 有 二 十 部 的 白 色 風 車, 俱 為 64 公 尺 高, 旋 轉 葉 片 直 徑 76 公 尺 風 力 發 電 園 區 係 由 市 立 的 哥 本 哈 根 電 力 公 司 和 米 代 爾. 葛 倫 登 風 力 渦 輪 合 作 社 共 同 擁 有, 所 發 出 的 電 力 相 當 於 哥 本 哈 根 市 耗 電 量 的 3%, 足 供 32,000 戶 的 家 庭 用 電 之 需 另 據 風 力 發 電 業 者 指 出 丹 麥 並 已 計 畫 再 增 設 兩 座 更 大 的 濱 海 風 力 發 電 園 區, 將 建 於 北 海 的 Horns 海 濱 一 帶 現 已 完 成 規 劃 之 新 發 電 園 區, 計 有 80 部 的 海 上 風 力 發 電 機, 每 部 風 力 發 電 機 的 額 定 容 量 是 兩 千 瓩, 總 發 電 量 高 達 十 六 萬 瓩, 是 原 米 代 爾. 葛 倫 登 園 區 的 四 倍, 頗 受 各 國 矚 目 現 之 丹 麥 全 境 擁 有 將 近 六 千 部 的 風 車, 風 力 發 電 業 界 共 計 僱 用 有 12,500 名 的 從 業 人 員, 近 些 年 來 的 每 年 平 均 供 電 量 約 為 250 萬 瓩, 可 相 當 於 一 個 中 型 核 電 廠, 根 據 丹 麥 政 府 主 管 能 源 政 策 之 部 門 所 估 計, 到 2030 年 時 風 力 發 電 可 提 供 丹 麥 一 半 電 力 丹 麥 的 風 力 發 電 科 技 亦 告 領 先 全 球 諸 國, 有 數 家 生 產 中 大 型 風 力 發 電 機 32

17 新 能 源 探 討 組 的 廠 商, 所 產 製 的 風 車 及 相 關 的 風 力 發 電 設 施 外 銷 到 世 界 各 國, 為 其 賺 得 可 觀 的 外 滙 收 益, 丹 麥 鋼 鐵 材 料 最 主 要 的 消 費 者 便 是 風 力 發 電 機 之 製 造 商 現 全 世 界 風 力 發 電 機 的 市 場 佔 有 率, 丹 麥 的 VESTAS 公 司 即 佔 約 25% 的 比 例, 誠 屬 不 易 另 因 為 大 型 的 風 力 發 電 機 會 伴 生 頗 大 的 風 切 (wind shear) 噪 音, 爰 有 不 少 的 歐 洲 國 家 如 丹 麥 荷 蘭 瑞 典 和 英 國 往 往 是 將 大 型 的 風 力 發 電 機 組, 裝 置 於 海 上 或 沿 海 的 岸 邊, 上 述 的 米 代 爾. 葛 倫 登 風 力 發 電 園 區 即 是 如 此, 即 將 興 建 的 北 海 Horns 風 力 發 電 園 區 亦 然 離 岸 式 風 力 發 電 尤 適 合 於 陸 地 面 積 狹 小 但 海 岸 線 緜 長 的 國 家 或 是 海 島 型 國 家, 蓋 容 易 取 得 離 岸 的 沙 洲 以 建 廠, 且 因 及 風 速 較 大 可 發 出 較 為 平 穩 的 電 力, 當 然 此 需 有 進 步 的 營 建 裝 機 能 力 為 其 後 盾 甫 能 竟 功 歐 盟 預 估 單 係 海 上 風 力 發 電 場 之 發 電 容 量, 在 今 (2005) 年 年 底 便 可 超 逾 250 萬 瓩, 足 可 供 應 歐 洲 近 約 兩 百 萬 戶 家 庭 的 用 電 之 需, 而 由 歐 洲 風 力 協 會 所 推 動 之 海 上 風 力 發 電 計 畫, 已 訂 出 在 西 元 2010 年 時 將 海 上 風 力 之 發 電 量 提 高 為 2005 年 的 兩 倍, 即 為 500 萬 瓩 自 1990~2004 年 間 的 全 球 風 力 發 電 成 長 趨 勢 ( 縱 座 標 為 百 萬 瓦 ), 可 看 出 歐 洲 ( 圖 中 的 深 黑 色 區 ) 是 最 熱 衷 於 應 用 風 力 發 電 的 地 區 33

18 新 能 源 探 討 裝 設 於 英 國 布 萊 斯 海 岸 邊 的 海 上 風 車 日 本 為 降 低 對 石 油 煤 炭 和 核 能 等 的 依 恃, 其 經 濟 産 業 省 邇 來 已 計 畫 於 2030 年 時, 將 風 力 水 力 太 陽 能 生 物 質 能 和 地 熱 發 電 之 比 例 提 高 至 總 用 電 量 的 20%, 而 當 中 的 風 力 發 電 於 近 年 來 已 迅 速 發 展, 在 2002~2004 的 最 近 三 年 之 中, 發 電 量 分 別 達 到 46 萬 瓩 73 萬 瓩 和 100 萬 瓩, 並 預 計 在 2010 年 時 可 將 風 力 發 電 量 增 至 200 萬 瓩 依 據 日 本 能 源 政 策 的 新 規 定, 各 電 力 公 司 均 有 義 務 擴 大 可 再 生 能 源 的 利 用, 故 風 力 之 發 電 量 還 會 穩 定 的 成 長 現 今, 各 著 名 的 電 力 公 司 皆 奮 力 擴 大 風 力 發 電 之 規 模, 例 如 由 東 京 電 力 公 司 和 東 綿 公 司 共 同 出 資 成 立 的 日 本 EURUS 公 司, 34

19 新 能 源 探 討 在 2003 年 時 的 風 力 發 電 總 量 便 已 臻 至 30.4 萬 瓩 日 本 關 西 電 力 公 司 則 另 規 劃 於 島 根 縣 建 造 一 處 得 有 四 十 部 風 力 發 電 機 共 有 4~6 萬 瓩 發 電 量 的 風 力 發 電 區 再 者, 日 本 並 已 早 即 自 行 研 製 風 力 發 電 設 備, 三 菱 重 工 業 富 士 重 工 業 等 公 司 均 擁 有 製 造 風 力 發 電 機 的 優 良 技 術, 其 品 質 毫 不 遜 於 歐 美 國 家 的 製 品, 如 三 菱 重 工 業 製 成 的 風 力 發 電 機 在 低 風 速 下 亦 能 發 出 電 力, 而 富 士 重 工 業 則 應 用 先 端 的 螺 旋 槳 技 術 以 改 良 成 新 型 風 力 發 電 系 統, 其 製 品 的 年 銷 售 額 已 趨 近 百 億 日 元 裝 設 於 日 本 北 海 道 首 府 札 幌 地 區 的 廿 八 座 風 車 台 灣 風 力 發 電 機 組 之 裝 設 和 使 用 情 形 台 灣 地 區, 每 秒 平 均 風 速 大 於 5 公 尺 的 區 域 總 面 積 近 乎 2,000 平 方 公 里, 沿 海 35

20 新 能 源 探 討 離 島 以 及 向 風 面 之 山 峰 地 區 風 速 尤 強, 目 前 已 有 澎 湖 中 屯 雲 林 麥 寮 竹 北 春 風 及 北 縣 石 門 等 四 處 區 方 裝 設 有 大 型 風 力 發 電 機 組, 約 有 超 過 半 年 的 時 間 可 充 分 採 行 風 力 發 電 民 國 90 年 7 月, 台 電 公 司 即 擇 定 於 澎 湖 本 島 白 沙 鄉 的 中 屯 一 帶, 建 竣 一 座 發 電 容 量 2,400 瓩 之 新 式 風 力 發 電 廠 此 一 工 程 係 由 日 本 日 立 製 作 所 擔 任 技 術 指 導, 並 由 中 興 電 工 公 司 承 包 施 工, 裝 設 四 部 德 製 的 Enercon 風 力 機 組, 高 度 係 46 公 尺, 葉 片 旋 轉 直 徑 為 43.7 公 尺, 當 風 力 變 化 時 可 隨 之 調 整 葉 片 的 角 度, 使 葉 片 轉 速 和 發 出 的 電 力 愈 為 穩 定 傳 動 機 構 和 發 電 設 施 是 採 用 無 齒 輪 箱 的 設 計 方 式, 風 力 機 直 接 和 大 輪 圈 式 發 電 機 耦 合, 雖 然 體 型 重 量 皆 大, 但 不 需 經 常 維 護 且 效 率 甚 高, 且 可 透 過 自 動 監 控 系 統, 逕 由 澎 湖 尖 山 電 廠 遙 控 運 轉 每 部 風 力 發 電 機 各 具 600 瓩 之 容 量, 在 每 秒 2.5 公 尺 之 二 級 風 速 下 即 可 發 出 電 力, 約 於 十 一 至 十 二 級 風 ( 每 秒 約 30~32 公 尺 ) 時 即 可 滿 載 發 電, 若 以 當 地 之 風 力 衡 量, 每 部 機 組 的 平 均 發 電 容 量 約 莫 290 瓩 ; 但 當 風 速 過 大 如 每 秒 逾 35 公 尺 時 則 反 應 停 用 以 避 免 損 壞 設 施, 整 體 機 組 並 可 承 耐 風 速 達 每 秒 65 公 尺 的 十 七 級 強 風 這 四 部 高 塔 型 的 風 車 係 設 計 為 垂 直 風 葉 片 和 水 平 發 電 機 組, 啟 用 後 的 發 電 量 可 達 澎 湖 用 電 量 的 7% 風 力 電 廠 完 建 後, 風 車 已 成 當 地 著 名 地 標 之 一 且 因 係 高 聳 於 空 曠 場 地, 自 遠 處 即 可 瞧 見, 故 知 名 度 甚 為 響 亮, 澎 湖 縣 政 府 並 特 地 在 當 地 設 置 一 座 風 車 觀 光 公 園 36

21 新 能 源 探 討 澎 湖 中 屯 風 車 ( 一 ) 除 了 澎 湖 中 屯 風 力 發 電 示 範 系 統 具 有 的 2,400 瓩 發 電 容 量 外, 在 政 府 陸 續 以 能 源 研 究 發 展 基 金 充 作 補 助 的 激 勵 之 下, 迄 92 年 止 台 灣 地 區 另 亦 有 2,640 瓩 之 容 量 的 麥 寮 風 力 發 電 示 範 系 統, 以 及 3,500 瓩 的 竹 北 春 風 風 力 發 電 示 範 系 統, 合 計 共 有 萬 瓩 (8.54MW) 的 發 電 容 量 另 於 最 近 建 造 竣 事, 即 在 92 年 12 月 開 工 而 於 93 年 底 完 工 啓 用 的 台 電 石 門 風 力 發 電 站, 則 為 台 灣 本 島 另 一 從 事 商 業 運 轉 的 風 力 發 電 機 組, 係 由 中 興 電 工 公 司 承 建, 採 丹 麥 Vestas 公 司 之 風 力 發 電 機 組, 每 部 機 組 容 量 為 660 瓩, 投 資 金 額 約 二 億 元, 預 估 六 部 風 力 機 之 年 平 均 發 電 量 為 959 萬 度, 每 年 可 節 省 替 代 燃 油 約 3280 公 秉 或 燃 煤 3819 噸, 同 時 減 少 二 氧 化 碳 排 放 量

22 新 能 源 探 討 噸 惟 鑒 於 我 國 夏 季 時 風 力 發 電 設 施 的 發 電 量 落 差 相 當 大, 且 常 接 近 無 法 發 電 的 狀 態, 為 避 免 危 害 電 力 系 統 之 穩 定, 爰 須 另 行 興 建 能 彈 性 調 度 的 備 用 發 電 機 組, 俾 因 應 電 力 調 度 之 需 求 以 現 有 發 電 選 項 而 言, 較 適 合 的 方 式 是 以 複 循 環 電 廠 來 充 當 風 力 發 電 的 備 用 發 電 機 組, 連 帶 的 將 使 得 為 了 克 服 風 力 發 電 之 不 穩 定 因 素, 而 增 加 發 電 成 本 約 每 度 元 因 此, 若 以 20 年 為 使 用 壽 限, 經 由 攤 算 每 年 的 折 舊 成 本, 則 我 國 台 灣 地 區 風 力 發 電 系 統 的 真 正 發 電 成 本, 可 能 會 達 到 每 度 約 為 2.01 元 至 2.41 元, 倘 另 以 10 年 為 其 壽 限, 則 每 度 的 發 電 成 本 為 2.55 元 至 3.11 元, 較 我 國 平 均 發 電 成 本 每 度 高 出 1.30 元, 但 若 基 於 節 省 能 源 物 資 培 植 風 力 發 電 技 術 的 觀 點 來 考 量, 仍 有 其 價 值 澎 湖 中 屯 風 車 ( 二 ) 38

23 新 能 源 探 討 為 積 極 開 發 台 灣 西 部 沿 海 豐 富 之 風 能 資 源, 台 電 公 司 業 已 覓 得 彰 化 濱 海 工 業 區 之 線 西 區 與 崙 尾 區 之 綠 帶 及 雲 林 縣 麥 寮 台 西 四 湖 區 域 濱 海 防 風 林 帶 等 適 於 風 力 發 電 之 地 點, 作 為 後 續 開 發 之 廠 區, 現 已 完 成 該 等 廠 址 之 布 置 規 劃, 另 亦 已 洽 請 相 關 地 方 政 府 暨 土 地 主 管 機 關 支 持, 以 租 用 方 式 取 得 該 等 廠 址 之 使 用 權, 俾 可 加 速 推 動 於 該 等 廠 址 設 置 風 力 發 電 機 組, 儘 速 完 成 風 力 發 電 十 年 發 展 計 畫 之 目 標 本 計 畫 將 以 彰 濱 工 業 區 風 力 ( 簡 稱 彰 工 風 力 ) 及 雲 林 防 風 林 風 力 ( 簡 稱 雲 林 風 力 ) 兩 計 畫, 在 上 述 線 西 崙 尾 麥 寮 台 西 和 四 湖 等 五 區 域 裝 設 風 力 發 電 機, 以 目 前 市 場 主 流 廠 址 承 受 度 以 及 最 佳 的 布 置 為 考 量, 係 選 擇 單 機 2,000 瓩 之 風 力 機 組 做 為 規 劃 基 準 經 規 劃 佈 置 計 彰 工 風 力 23 部 及 雲 林 風 力 40 部, 總 裝 置 容 量 為 126,000(63 2,000=126,000) 瓩 擬 訂 於 94 年 至 96 年 間 興 建, 預 估 在 商 業 運 轉 後 每 年 之 發 電 量 約 為 300 百 萬 度, 所 發 電 量 皆 將 併 入 台 電 公 司 系 統 之 內 銷 售 澎 湖 中 屯 風 車 ( 三 ) 39

24 新 能 源 探 討 澎 湖 縣 由 藝 名 風 車 老 人 裝 設 的 藝 術 風 車 結 語 屬 新 世 代 科 技 的 風 電 產 業, 對 本 身 並 無 豐 沛 能 源 端 需 仰 賴 進 口 的 台 灣, 確 實 深 深 值 得 普 遍 開 發 再 則 因 為 風 力 發 電 有 不 易 集 中 的 分 散 現 象, 以 及 相 對 於 火 力 核 能 電 廠 而 言 係 屬 於 少 量 發 電 的 特 性, 故 風 力 電 廠 所 發 出 的 電 力, 並 不 需 要 連 接 上 高 壓 輸 配 電 網, 而 是 以 就 近 輸 送 方 式 供 應 當 地 民 眾 的 用 電 需 求, 在 和 輸 配 電 路 相 互 聯 結 的 合 理 情 況 下, 宜 於 最 近 處 的 變 電 所 從 事 並 聯, 以 減 少 電 力 資 源 的 虛 耗 經 濟 部 能 源 委 員 會 原 曾 於 民 國 89 年 訂 立 有 風 力 發 電 示 範 系 統 設 置 補 助 辦 法, 以 鼓 勵 民 間 投 入 風 力 發 電 示 範 系 統 的 設 置, 台 塑 重 工 麥 寮 風 力 電 廠 則 是 第 一 個 獲 准 補 助 的 風 力 電 廠, 民 國 92 年 時 上 述 辦 法 修 正 為 風 力 發 電 示 範 系 統 設 置 補 助 要 點, 後 因 申 請 補 助 設 風 力 電 廠 的 計 有 新 竹 縣 宜 蘭 屏 東 等 地 方 政 府, 及 十 餘 個 民 間 單 位, 不 易 逐 一 評 鑒 審 核, 遂 又 於 93 年 廢 止 斯 項 要 點 但 容 可 得 知, 台 40

25 新 能 源 探 討 灣 地 區 之 興 建 風 力 電 廠, 將 是 一 股 新 起 的 潮 流, 吾 人 則 莫 不 樂 見 其 成, 而 不 忍 見 因 為 補 助 要 點 的 廢 止 使 得 風 力 發 電 的 發 展 受 到 折 阻 ( 本 文 附 圖 取 自 等 網 站 ) 41

26 新 能 源 探 討 E 世 代 的 能 源 - 鋰 電 池 台 灣 超 能 源 公 司 品 保 部 李 文 雄 二 十 一 世 紀 各 種 輕 薄 短 小 的 電 子 裝 置 豐 富 了 我 們 的 生 活, 而 鋰 電 池 則 為 目 前 最 常 用 的 可 攜 式 能 源 舉 凡 筆 記 型 電 腦 數 位 相 機 行 動 電 話.., 均 看 得 到 它 的 蹤 跡 了 解 並 運 用 鋰 電 池, 將 是 E 世 代 行 動 族 不 可 或 缺 的 一 環 何 謂 二 次 電 池 一 般 在 市 面 上 看 到 的 乾 電 池 ( 碳 鋅 電 池 ) 或 鹼 性 電 池, 用 完 後 無 法 再 重 複 使 用, 這 種 電 池 稱 為 一 次 電 池 像 行 動 電 話 所 使 用 的 電 池, 它 可 重 複 充 電 循 環 使 用, 則 稱 為 二 次 電 池 在 環 保 及 經 濟 的 考 量 下, 二 次 電 池 將 是 未 來 電 池 的 主 流 二 次 電 池 的 發 展 史 二 次 電 池 始 於 一 八 五 九 年 生 產 的 鉛 酸 電 池, 它 已 伴 隨 著 人 類 文 明 走 過 百 年 以 上 的 歷 史, 更 歷 經 無 數 次 的 技 術 改 良, 直 到 目 前 仍 是 技 術 發 展 最 為 成 熟 的 二 次 電 池 一 九 一 二 年, 鉛 酸 電 池 開 始 用 於 提 供 汽 車 電 力, 此 外, 還 可 應 用 在 各 種 不 斷 電 系 統 (UPS) 船 舶 通 訊 系 統, 以 及 一 般 緊 急 供 電 裝 置 等 較 大 型 的 設 備 中 長 久 以 來, 鉛 酸 電 池 有 其 特 定 的 應 用 領 域, 主 要 是 因 為 它 的 製 造 成 本 較 低, 惟 其 體 積 大, 重 量 重, 攜 帶 較 為 不 便, 在 不 需 移 動 或 深 度 放 電 ( 一 個 電 池 其 放 電 能 量 超 過 電 池 所 儲 存 能 量 的 百 分 之 九 十 時 ), 電 力 可 隨 放 隨 充 的 系 統 中, 占 有 相 當 的 市 場 自 一 八 九 九 年 瑞 典 的 渥 德 莫 甄 格 (Waldemar Janger) 發 明 鎳 鎘 電 池, 距 今 42

27 新 能 源 探 討 也 有 百 年 的 歷 史 鎳 系 電 池 的 實 用 化, 是 二 次 電 池 發 展 過 程 中 重 大 的 突 破 然 而, 二 次 電 池 真 正 快 速 成 長, 則 是 從 一 九 五 年 電 池 小 型 化 與 密 封 式 改 良 成 功 後 才 開 始 的, 從 此 廣 泛 應 用 於 各 種 消 費 性 電 子 產 品 通 訊 及 資 訊 產 品 視 聽 設 備 安 全 照 明 設 備 特 別 是 需 要 瞬 間 大 電 力 供 應 的 攜 帶 型 電 動 工 具 機 中 如 今 全 球 鎳 鎘 電 池 的 需 求 量, 每 年 都 超 過 十 幾 億 顆 不 過 鉛 酸 與 鎳 鎘 電 池, 在 面 臨 環 保 壓 力 及 新 型 電 池 強 力 競 爭 下, 後 續 成 長 空 間 十 分 有 限, 尤 其 是 鎳 鎘 電 池 所 含 的 鎘, 由 於 會 對 環 境 造 成 嚴 重 的 污 染, 因 而 首 當 其 衝, 近 年 來 已 呈 現 負 成 長 的 局 面 一 九 九 年 代 開 發 的 鎳 氫 電 池, 其 設 計 理 念 源 於 鎳 鎘 電 池, 它 在 改 善 鎳 鎘 電 池 記 憶 效 應 上, 有 極 大 的 進 展 二 者 間 主 要 的 改 變, 在 於 以 儲 氫 合 金 取 代 原 來 負 極 使 用 的 鎘, 因 此 鎳 氫 電 池 可 說 是 材 料 革 新 的 典 型 代 表 而 事 實 上, 儲 氫 合 金 早 在 一 九 五 八 年 即 被 發 現, 期 間 也 歷 經 了 多 種 二 次 電 池 新 材 料 系 統 的 考 驗, 如 鎳 鋅 鎳 鐵 氧 化 銀 鋅 氧 化 銀 鎘 等 材 料 一 九 八 二 年 美 國 歐 沃 尼 克 (Ovonic) 公 司 申 請 儲 氫 合 金 應 用 於 電 極 製 造 的 專 利, 使 得 此 一 電 池 材 料 受 到 重 視, 隨 後 在 一 九 八 五 年 荷 蘭 菲 利 浦 公 司 突 破 了 儲 氫 合 金 在 充 放 電 過 程 中 容 量 衰 減 的 問 題, 終 使 鎳 氫 電 池 脫 穎 而 出 目 前 在 日 本 有 八 家 以 上 的 鎳 氫 電 池 製 造 廠, 德 國 美 國 香 港 台 灣 也 生 產 鎳 氫 電 池, 產 品 大 量 應 用 在 早 期 的 筆 記 型 電 腦 無 線 電 話 大 哥 大 攝 錄 影 機 等 蓬 勃 發 展 的 資 訊 通 訊 與 消 費 性 電 子 產 品 中, 市 場 反 應 良 好 鋰 電 池 的 發 展, 初 期 以 一 次 電 池 為 主, 自 一 九 八 年 英 國 谷 登 拿 (John B. Goodenough) 教 授 發 表 鋰 鈷 電 極 材 料 的 論 文, 到 一 九 九 一 年 日 本 新 力 能 源 科 技 公 司 正 式 推 出 鋰 離 子 二 次 電 池 商 品, 短 短 十 幾 年 的 時 間, 在 日 本 即 有 十 家 以 上 的 廠 商 投 入 生 產, 產 值 超 過 二 千 億 日 幣 其 特 點 包 括 能 量 密 度 高 操 作 電 壓 高 輸 出 功 率 大 放 電 平 穩 工 作 溫 度 區 間 大 充 放 電 循 環 可 達 500 次 以 上 自 放 電 低 儲 存 43

28 新 能 源 探 討 壽 命 長, 被 視 為 目 前 最 主 要 的 二 次 電 池 學 界 業 界 對 鋰 二 次 電 池 的 研 究 仍 十 分 熱 烈 此 類 電 池 依 其 隔 離 層 系 統 的 不 同, 又 區 分 為 鋰 離 子 電 池 與 鋰 高 分 子 二 次 電 池, 兩 者 均 以 碳 材 為 負 極, 配 合 鋰 鈷 氧 化 物 (LiCoO2) 鋰 錳 氧 化 物 (LiMn2O4 ) 或 鋰 鎳 氧 化 物 (LiNiO2) 等 正 極 活 性 物 質 鋰 二 次 電 池 現 正 以 大 於 75% 的 成 長 率 占 有 市 場, 早 期 這 類 產 品 以 使 用 在 行 動 電 話 與 攝 錄 影 機 為 主, 近 幾 年 來, 已 成 功 進 入 筆 記 型 電 腦 應 用 領 域, 目 前 市 場 上 價 位 高 於 1,000 美 元 的 高 級 機 種, 皆 配 備 鋰 離 子 二 次 電 池 有 關 鋰 二 次 電 池 進 一 步 的 研 發, 偏 重 於 電 池 安 全 性 的 考 量, 因 此, 電 池 材 料 上 的 改 良 創 新, 時 有 所 見 其 中, 鋰 高 分 子 電 池 承 襲 上 述 主 要 材 料 系 統, 而 在 電 解 液 上 進 行 改 善, 一 九 九 七 年 已 有 少 量 商 品 上 市, 目 前 還 在 積 極 研 發 中 主 要 小 型 二 次 電 池 特 性 與 應 用 領 域 的 比 較 44

29 新 能 源 探 討 解 釋 名 辭 : 自 放 電 : 當 電 池 一 陣 子 不 用 時, 因 空 氣 中 微 量 導 電 因 子 ( 如 水 +CO2) 造 成 電 池 電 力 流 失, 稱 之 為 自 放 電 記 憶 效 應 : 假 設 電 池 總 電 容 量 為 100%, 每 次 使 用 時 卻 只 用 了 60% 就 充 電, 時 間 一 久 電 容 量 就 好 像 退 化 成 原 來 的 60%, 如 同 電 池 在 記 憶 使 用 者 習 慣 一 般 這 也 是 為 什 麼 有 些 商 品 說 明 書 建 議 消 費 者, 每 月 至 少 要 一 次 徹 底 放 電 後 再 充 電 鋰 二 次 電 池 的 工 作 原 理 鋰 離 子 二 次 電 池 在 充 電 時 ( 充 電 器 將 電 流 送 入 鋰 電 池 的 正 極 ), 電 子 經 由 充 電 器 外 部 進 入 電 池 負 極 ( 電 流 方 向 與 電 子 流 方 向 剛 好 相 反 ) 的 活 性 材 料 結 構 中 ( 如 碳 材 ), 同 時 正 極 材 料 ( 通 常 為 鋰 金 屬 氧 化 物 ) 中 的 鋰 離 子 則 離 開 正 極, 經 由 電 解 液 通 過 隔 離 膜 進 入 負 極 在 放 電 時, 電 子 及 鋰 離 子 則 反 向 而 行 由 於 鋰 電 池 的 工 作 電 壓 為 3.6 伏 特, 恰 好 是 鎳 鎘 或 鎳 氫 電 池 的 3 倍, 一 顆 鋰 電 池 相 當 於 三 顆 鎳 氫 電 池 串 聯 而 大 部 分 電 腦 的 中 央 處 理 器 (CPU) 所 需 電 壓 在 2.5 到 3.3 伏 特 間, 一 顆 鋰 電 池 就 可 勝 任 了, 在 體 積 及 重 量 的 考 慮 下, 鋰 電 池 當 然 雀 屏 中 選, 成 為 E 世 代 的 寵 兒 45

30 新能源探討 未來新產品的應用 介紹了那麼多有關鋰電池的特性 無非是希望它在未來的新產品上能廣受青 睞 別忘了我們的標題是E世代 以下是一些發揮鋰電池輕薄及高能量密度功能的 概念產品 新世代手機結合隨身用具--女生最愛 化妝聊天 手機 手機+ 隨身聽+ 鑰匙圈 定位 追蹤 協尋系統 多媒體視聽娛樂--結合奈米科技 鋰高分子電池 視網膜投影技術而成的數位眼 鏡 使大螢幕與移動性 不再兩難 46

31 新 能 源 探 討 穿 戴 式 的 行 動 數 位 助 理 或 電 玩 虛 擬 手 套 電 動 交 通 工 具 -- 輕 便 電 動 代 步 車 47

32 新 能 源 探 討 複 合 材 料 國 民 電 動 車 新 世 代 手 機 結 合 隨 身 用 具 定 位 追 蹤 協 尋 系 統 多 媒 體 視 聽 娛 樂 電 動 交 通 工 具 上 述 概 念 產 品 在 未 來 十 年 內 將 可 應 市, 套 句 E 世 代 語 言 有 夠 酷, 有 夠 炫 未 來 發 展 方 向 新 材 料 開 發 與 精 煉 根 據 目 前 鋰 二 次 電 池 材 料 技 術 發 展 的 概 況 分 析, 正 負 極 活 性 物 質 與 電 解 液 系 統 的 種 類 繁 多, 相 關 材 料 的 研 發 正 方 興 未 艾, 顯 示 對 電 極 材 料 供 應 廠 商 而 言, 本 身 具 有 新 材 料 的 開 發 及 測 試 能 力, 是 與 同 業 競 爭 時 的 關 鍵 因 素 由 於 電 極 材 料 是 電 池 性 能 的 關 鍵 所 在, 業 界 對 於 電 極 材 料 的 研 發 從 未 間 斷, 即 使 如 氫 氧 化 鎳 或 儲 氫 合 金 等 已 開 發 成 熟 的 電 極 材 料, 提 升 性 能 的 研 發 工 作 仍 在 繼 續 進 行 今 日 電 池 的 製 造 技 術 已 愈 趨 精 密, 更 需 要 專 業 的 材 料 廠 商 持 續 進 行 研 發, 供 應 電 池 材 料, 藉 由 專 業 分 工, 達 成 產 品 品 質 精 益 求 精 的 目 標 就 電 極 材 料 的 製 造 而 言, 必 須 大 量 使 用 鋰 鎳 鈷 等 金 屬, 由 於 這 些 物 質 在 國 內 的 產 量 有 限, 目 前 我 國 電 極 材 料 完 全 依 賴 進 口, 因 此 仍 處 於 代 理 商 競 爭 的 階 48

33 新 能 源 探 討 段 然 而, 在 全 球 二 次 電 池 產 銷 量 急 速 成 長 的 帶 動 下, 台 灣 有 越 來 越 多 的 化 學 品 製 造 商 跨 入 電 極 材 料 的 生 產 領 域 中, 如 何 精 煉 電 極 材 料 提 高 自 製 率, 及 更 新 自 動 化 生 產, 是 未 來 研 發 的 方 向 台 灣 已 經 在 許 多 資 訊 產 品 的 製 造 上 執 全 球 的 牛 耳, 在 未 來 無 線 E 世 代 的 生 活 裏, 鋰 電 池 絕 對 是 一 個 不 可 或 缺 的 關 鍵 性 組 件 我 國 能 否 繼 半 導 體 液 晶 顯 示 器 及 筆 記 型 電 腦 後, 成 為 全 球 第 一 大 鋰 電 池 生 產 國, 有 賴 政 府 民 間 與 學 術 單 位 各 方 面 的 努 力 ( 資 料 來 源 : 科 學 發 展 月 刊 第 362 期 ) 49