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【專文】這樣台灣會比較好(十一)

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【專文】這樣台灣會比較好(十一)

筆者滯美32年,頭9年在大學進修並從事研究教職,後23年在美國聯邦政府工作,歷經Jimmy Carter, Ronald Regan, George Bush and Bill Clinton 政府,退休後回台先後在宜蘭縣政府計劃室,和行政院環保署和科學園區管理局工作七年多。在這樣的背景和觀察下,提出超越族群、黨派的利益與思念,一切為造福台灣下一代著想,大膽提出個人的看法。筆者相信定會引起既得利益者和政客的撻伐。筆者敢作湖中拋石之舉,就期待大家對這個課題加以思考。

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4. 綠色的在地經濟:發展自主能源
[nop]● 嚴格實施國土計畫,設立區域核心產業及國土保育,以達區域高度發展。
● 積極輔助中小型企業復活。
● 將全台之山地鄉鎮劃為一個自治區(讓原住民回流),專司國土保育、減少水災及土石流之危害,政府積極協助自治區發展綠色及觀光產業。
● 促行創新、研發之產品商業化(政府投入資金,且逐年遞減,但給予新產品專利年限,然後再收回政府投資)。
● 獎勵並促進綠色產業發展,尤其再生能源(洋流發電)的開發。[/nop]
發展自主能源
可再生能源(Renewable Energy)為來自大自然的能源,例如太陽能、風力、潮汐能、地熱能等,是取之不盡,用之不竭的能源,會自動再生,是相對於會窮盡的不可再生能源的一種能源。根據理論推研,單單是太陽光就可以滿足全世界2850倍的能源需求。風能可滿足全世界200倍的能源需求,水力可以滿足全世界3倍的能源,生物質能可以滿足全世界20倍的能源,地熱能可滿足全世界5倍的能源需求。 惟現今人類實際使用可再生能源遠遠低於其上述可被開發的潛力: 在再生能源發電方面,全球來自水力的佔15%,來自新的再生能源者佔3%。
近年來世界上有些國家也意識到可再生能源的重要性,而大力鼓吹,特別是在發電方面,所以風電從1990年來即每年有30%的成長速度,台灣的風力發電能量密度含量居全球排名第二(第一是紐西蘭),特別為桃園至雲林沿海一帶,由於有強勁的夏季西南氣流與冬季東北季風吹襲,且可建置地點亦不少,因此成為台灣發展風力發電之最佳地點。 至2011年底全球裝機容量已達238 GW (全台灣2011年所有發電總裝機容量為564 MW,占全球0.2%,排名第25名)。
近幾年來,由於氣候變遷對人類帶來的警訊,讓各國政府紛紛思考如何減碳節能。為減少對化石能源的依賴性,有些國家便轉而求救於核能發電,以達減碳又同時成本低廉的效果,惟自2011年3月11日發生的日本福島核災以後,許多國家原本雄心勃勃的擴核計劃,都大大地受到質疑,極有可能會「棄核轉再」,讓可再生能源的發展有更大的空間。
根據國際能源署可再生能源工作小組,可再生能源是指「從持續不斷地補充的自然過程中得到的能量來源」。可再生能源不包含現時有限的能源,如化石燃料和核能。大部分的可再生能源其實都是太陽能的儲存。可再生的意思並非提供十年的能源,而是百年甚至千年的。隨著能源危機和高油價的出現,對氣候變化憂慮,還有不斷增加的政府支持,都在推動增加可再生能源的立法,激勵和商業化。到了2014年,因為太陽能及風能的降價速度超乎預期,在許多市場都已經不需要補貼。
再生能源的評價
綜合各家的研究、評論和建議,簡述如下:
保護有限的資源:短中期之內,勢必要讓可再生能源扮演重要角色。而且經由使用可再生能源,可以減少對化石能源的耗竭,而該化石能源也是化學工業長期仰賴的原料。
氣候保護:使用化石燃料排放大量的二氧化碳和二氧化硫等,反之,若使用可再生能源則會使二氧化碳之排放大量減少。最明顯的例子可舉德國為例,由於德國近20年來各方面鼓勵使用可再生能源,其成效極為卓越。也因此讓德國提前達到京都議定書所規定的減碳目標。
降低失業率:再生能源需要的人力較傳統能源多,在目前勞動力供過於求的情況下,推廣再生能源可以減少失業問題。
避免游資造成泡沫經濟:許多再生能源,如風力、太陽能,主要的成本是在設備成本,但無燃料成本;這類再生能源初期投資金額高,此特性讓再生能源能吸收過多的游資,對於錢太多的現代社會很有幫助,可以減少房價等民生物資的漲勢,高房價造成的危害如同種族滅絕。
社會的接受度:大部份的民眾樂見可再生能源的增加,即便電價可能漲價都願意。以此對抗地球暖化的問題,因為他們認為「地球暖化是個嚴重的問題。在另一方面,再生能源比較不容易造成全面斷電的特性、其成本的快速下降、及可以使用過多的資金及勞動力優勢,也提高了社會接受度。
減少外匯購買化石能源的支出:若能增加可再生能源使用的比重,可以減少對進口能源的依賴,也相對地減少受能源價格波動的影響,因為風能,太陽能,地熱以及生物質能都是大自然賜予的,不必付費。
產業升級:若是不研發再生能源,會失去產業升級的機會,國家將在未來沒有競爭力。例如沈溺於核能的法國,在2014年前後已經發現,核能已經比再生能源昂貴,興建新核電廠或升級既有核電廠,都不如改用再生能源,法國必須在再生能源上補課。
但採用再生能源發電方式,必需改變過去集中式的發電方式和制度,而得採用分散型的發電方式。從傳統發電方式走向再生能源發電方式,將對整個電業的結構有鉅大的改變,首先,不再是一個集中的大電廠例如1000MW的燃煤電廠進行發電,而是由各個小型分散型的發電系統進行發電。而且,在此結構下,不必再南電北送,而多半由發電的當地就消化了。如此可節省大量的因運輸而損耗的能源。另外,在分散型的發電方式概念下,也應該去推動真正的汽電共生,而集中型的發電廠往往無法利用廢熱,就任憑浪費在大氣之間,極為可惜。
在分散型的電力系統下,風險也相對地分散了,而不是集中的,例如在今年(2011年)311日本複合災難發生時,風電在這次日本大地震中生存的下來,也在大停電的同時發揮它不需任何燃料,僅僅仰仗風力即可發電的特質,使日本在大地震期間。還能有提供照明等電力供應的功能。此不但印證了風電是安全可靠的,並且也因為其分散型的發電,才能在災難或事故發生時,不致全地區陷入無電狀態。
另一個衍生的問題是電業自由化:在德國已開放電業自由化十幾年了(自1998年4月),可是還離真正的自由競爭市場很遠。因為有四家大電力公司還佔有82%的市場,這種寡頭獨占並利用其市場地位進行不公平競爭的現象,已多次被歐盟公平交易委員會所叱責。德國的再生能源法讓所有的再生能源業者,不論是個人或企業都可以帶著自己的發電廠參與市場,再生能源業者可以自由使用這四家大公司的電網,可是要支付過高的「過路費」,這種現象是極為不公平的,所以有不斷地呼聲要求電網應與電廠經營分開,以免「球員兼裁判」造成不公平競爭,最終肥了電力公司,吃虧的還是最終消費者。台灣面對台電更難搞定。
再生能源發電之缺點如下:
我們很容易認識到利用新能源和可再生能源的環境優勢,但我們也必須意識到它的缺點。用可再生能源的一個缺點是很難產生大量電力。無法與那些由傳統的化石燃料所產生的大電量相比。這可能意味著我們需要減少用量,或建造更多的能源設施。它還表明解決能源問題的最好辦法是多樣電源,才可能平衡供電。
另一個缺點是供應的可靠性。再生能源的來源力量通常依靠天氣。水輪發電機需要雨水,來填補,利用水壩提供流動的水;風力渦輪機需要有風,才能轉動葉片,和太陽能的集熱器,需要清晰的天空和陽光,來收集熱量和發電。而這些資源是不可預知和不一致。目前再生能源技術的成本,也是遠遠超過傳統的化石燃料發電。因為它是一種新技術,因此需要極大的資本成本。
摘要說明:


台電不輕易放棄傳統發電
台灣自日據時代以來,發電方式就採集中式,壟斷性經營,大型發電、大量供電、獨占性的配電系統,要打破頑強的傳統風格,保守的思維和作風,實非易事。 筆者自反核一建廠,到現在的反核四,一直聽到台電墨守成規的說:密度小、用地大、太貴了。他們一直瞧不起再生能源,因為:
就供電安全方面而言,風力發電受風力影響,太陽光電受日照影響、皆無法配合用電需求穩定供應電力,難以替代基載電廠。以台灣而言,夏季風力較弱,發電量少,但國內夏季電力需求高,無法配合夏季尖峰供電需求;冬季風力較強,發電量較多,惟冬季電力需求較少,而太陽光電則在夜間、陰雨天皆無法發電之,故隨太陽光電系統之增加,需同時增設火力發電(燃煤、燃氣等)機組作為備用電源。
另以所需使用土地面積而言,風力及太陽光電因能量密度較低,假設每座風機裝置容量2MW,全年發電時數2,500小時,則每座風機每年可發500萬度電,以核三廠99年總發電量153億度估算,共需設立風機3,060座,如以每250公尺設置1座風機,風機排列總長度為765公里,以中山高速公路總長度約400公里計算,約1.9倍中山高速公路長度,而1KW太陽光電每年可發電1,250度,所需土地面積約10平方公尺,同樣以核三廠99年總發電量估算,共需設置1,224萬瓩太陽光電,所需土地面積12,240公頃(122平方公里),約可鋪滿10條中山高速公路(如以台北市面積27,000公頃(270平方公里)估算,約為台北市土地面積之0.45倍),台灣土地面積小,人口密度高,故可設置風力發電機組及大型太陽光電之空間實為有限。
從經濟層面來看,假設每座2MW風機1.2億元估算,設置可與核三廠發電量相同之風機需設置成本3,672億元;而以每1KW設置成本10.3萬元估算,設置可與核三廠發電量相同之太陽光電則需設置成本1.2兆元,設置成本高昂。
再生能源發電能量密度低,裝置容量偏小,與火力電源比較,單位建造成本高,且無法確保系統之供電品質與安全。某些再生能源開發可能對環境生態有負面影響或疑慮,如風力之噪音等。因為再生能源通常受日昇日落、颳風下雨等自然現象影響,無法配合用電需求穩定供應電力,難以替代基載電廠,通常需以傳統電廠(燃煤、燃氣等)機組作為備用電源。德國位於歐洲大陸,各國間有完整之電力網連結,當缺電時則可向鄰國購電以補不足,德國若是缺電可向法國、捷克等核能大國購電,所以可大量使用再生能源,而台灣為一島嶼,電網並沒有與其他國相連接,而再生能源有不穩定之特性,若缺電則沒有其他來源可供應,所以台灣無法像德國一般大量遽然以大量再生能源取代傳統電廠。
筆者將以台灣能自產的、密度高的新再生能源,作為台灣獨一、自主的大型再生能源,來顛覆頑強的台電。
台灣地熱資源開發的未來展望
台灣自產能源不豐,地熱可在短期內獲得成果。如何配合區域性經濟計畫及地方產業結構,以做最有效的開發利用,是值得研究的重要課題。非火山性熱水型地熱區的規模較小,每區發電潛能最高僅約數百萬瓦,適合中小規模的開發。除利用於發電,以供應當地電力或產業自用之外,尚可供工、農、商業和一般住宅的直接利用及發展觀光等多目標的用途。另外鼓勵民間投資及外資參與,也是加速地熱開發可行途徑。國科會為推動國內再生能源的利用,曾先後在清水地熱田建造試驗用電廠及三百萬瓦先導型電廠,獲得了地熱發電的寶貴經驗。研究人員發現當地熱流體生產和儲集層補注平衡時,地熱是可永續經營的再生資源。正確掌握地熱儲集層自然補注,是提供未來良好儲集層管理的基礎。研究發展人工補注及解決地熱生產的結垢及腐蝕問題,是推動國內地熱資源永續經營的關鍵技術。台灣各地地熱資源個別儲集層蘊藏量不大,未來的開發可朝結合地熱發電,地熱尾水利用及地方特色產業、多目標利用之願景發展。國科會近2年協助專家進行能源開發調查計畫,發現宜蘭地區的地熱儲量高達7.4GW(兆瓦)、大屯火山群地熱區約2.9GW、花東地熱區約為15.1GW,合計台灣的總地熱儲量可相當於9.7座核四廠的總發電量,可見地熱能源蘊藏豐富。
地熱依其儲存方式,可分二種:
淺層地熱(地表層三千公尺以上),大部為水熱型又稱熱液資源,係指地下水在多孔性或裂隙較多的岩層中吸收地熱,其所儲集的熱水及蒸氣,經適當提引後可為經濟型替代能源,即現今最常見之開發方式。台灣淺層地熱據研究估計近100MW之発展潛能,其中宜蘭清水與土場,大屯火山區,台東知本與金崙,中部廬山等六處最具潛力。
深層地熱(地表層三千公尺以下),大多為亁熱岩型又名熱岩資源,係指淺藏在地殼表層的岩石或尚未冷卻的岩體, 這些大量的熱能通常存在於水份缺乏的結晶岩層中,故稱爲熱乾岩(Hot Dry Rock)或熱粹岩(Hot Fractured Rock),可以人工方式製造成裂隙破碎帶,再鑽孔注入冷水使其加熱成蒸氣或熱水後再將熱量引出,其開發方式研發中。宜蘭地區與大屯火山的深層資源三千至五千公尺,皆具有G W級的發電潛能。
新近利用天然燒開水的茶壺原理, CEEG (Comprehensive Extraction of Gigantic Energy from Geothermal and Geo-Plutonic renewable resources) 係為複合式地熱能源淬取系統,又稱閉廻路線乾岩能量收集系統。以大鑽頭及操作技術,向地層灌注能高度傳輸的深井管壁,在完全封閉系統內,循環傳遞熱量。 工作中熱水不與地層內物質接觸,僅有能量傳遞。不會造成阻塞管路,熱水減壓要不斷補充水或二氧化碳等問題,也不會引起淺層地震的疑慮,和受地質條件限制選擇溫泉或岩層斷裂地熱出口處,只要地溫梯度適合任何地點均可開採。目前的技術,淬取深層的水或氣達360度之溫度即可在電廠的汽渦机發電。
[nop]描述 : geothermic
複合式地熱能源淬取系統(CEEG) (取自網路)[/nop]
黑潮可能賜給台灣藍金能源
全球暖化,水資源可望成為下世代明星產業,黑潮為台灣帶來世界數一數二的競爭利基。這股洋流把三四千公尺深的千年海水,帶往海洋表面,被喻為「藍金」的深層海水產業。詩人筆下「清澈、高溫、高鹽,她攜著大洋的勢、大洋的禮,來到這座島的山崖底下」,流經台灣的黑潮果真送上千年古海水大禮,將使台灣在下個世紀的水資源明星產業發展競逐中,取得領先地位。這股從數千年前遠古所形成的自然水體,行經台灣東岸時,受到大陸棚邊緣地形效應及表層強烈的黑潮運動影響,這股湧昇流因而把三四千公尺的深層海水往上帶到三四百公尺深,甚至海洋表面。這股千年古海水,也就是俗稱的「深層海水」。由於光線無法進入,不能行光合作用,因而具備低溫、潔淨、富礦物質、高營養份及病原菌稀少,可成為高價飲用淡水、製藥、化妝品、健康食品及農漁水產等產業原料。夏威夷、日本比台灣更早發展深層海水產業。不過,台灣東部深層海水品質更為優越,可提供食品、農業、水產養殖、能源、資源、健康、美容、醫療及傳統產業創新發展機會。這不只是深層海水所量產的包裝飲用水所帶來的商業利益,還可利用富含營養的深層海水養殖台灣鯛、九孔、白蝦、藻類等漁水產,甚至要發展釀酒、化妝品產業,開拓國內外市場。黑潮能更可達10億瓦至3億瓦發電量,相當於數座核能電廠,為欠缺能源的台灣送上更豐沛大禮。
據研究顯示,行經台灣的黑潮,在綠島海域及蘇澳外海每秒流速1.4至1.6公尺,深度僅30公尺左右,能量高達每平公尺1.2至2.1KW,且流速流向穩定。研究單位初估,綠島黑潮能可達1至3GW發電裝置容量,規模相當於數座核能發電場能量,且無原料及廢料處理問題。「光是綠島一帶黑潮能發電量,就已經是3座核能電廠的發電量」,台大教授兼工研院能源與資源研究所所長陳發林說,若政府支援,台灣將成全球第一個有大型洋流發電能力的國家,不僅洗刷助長全球暖化的惡名,更重要的是邁向清潔發電,甚至可成為全電化島嶼。黑潮一年四季定向往北流動,不僅是全球少見的優質洋流,且自菲律賓轉向台灣後,與台灣陸地距離不到一公里、且流速一秒一公尺,寬達150公里,是一股巨大無比能量,若透過科技轉化,那麼將是一個最天然、乾淨的發電機。依能環所調查,黑潮行經台灣東部,寬度在110至150公里,平均流速為每秒1公尺,利用黑潮發電,首要條件是黑潮行經處必須鄰近陸地,雖然黑潮行經菲律賓、台灣、日本,但是與陸地間的距離過遠,衹以綠島和龜山島最近。若以 1MW(百萬瓦特)雙葉片海流發電機組估計,在25平方公里(設定為一個場址)海域面積,約可置放1000Mwe(即1GW)。且每一個場址均有相當於核一(635MWe)、核二(985MWe)或核三(951MWe)的額定發電量潛力,如果政府支援,台灣可望成為全球第一個有大型海洋發電能力的國家。陳發林表示,若綠島再加上蘭嶼間黑潮能,這6000平方公里區域內,若每平方公里布置4座潛浮式載台,估計每年可發電1兆6816億度,而台灣一年所需發電量約980億度,即使是長江三峽大壩的年平均發電量更僅是846億度。換言之,黑潮能對台灣而言,未來若商業運轉,不僅核能發電可退役、火力發電也退居二線,想像未來台灣不再排放大量二氧化碳、沒有幅射威脅,可洗刷台灣暖化速度是全球的2倍的惡名(全球平均氣溫在20世紀上升0.6度,但台灣百年來平均上升1.1度)。 宜蘭龜山島最接近黑潮, 也位在大陸棚上, 可利用核一、核二和核四的配電線系統, 更優於綠島, 應積極朝此發展。
[nop]描述 : http://linkou.dgi.tw/IMG/NEWS/20100425_00a.jpg
黑潮發電示意圖(陳發林)[/nop]
利用洋流(黑潮)發電替代核電
洋流是一種價廉永恆的水力資源(流速每秒一公尺即可發電)。台灣附近黑潮流速每秒將近三公尺,是一種豐富永續的資源。龜山島、綠島距離黑潮流經地僅一公里(日本則三十公里),占據全球洋流流經最佳位置。如果第一期開發龜山島附近的黑潮電力,用電纜輸送到核四廠及核一、核二廠,利用該地既有的輸配設施(核電廠反應爐全關閉),第二期開發綠島、蘭嶼的黑潮電力,輸往核三廠,估計全部開發出來的電力,比中國長江三峽所產的水電還多,這不僅可以關閉四個核電廠,而且還有足夠的電力用為全台車輛的動力,可早日促成全台交通(鐵、公路)全面電氣化。這個方案的施行,除可大量減碳外,還可降低目前電費至少三分之一以上,因為電力沒有燃料成本。
(待續)
 
 
 
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