Solar Energy

德國再生能源村 Feldheim—能源轉型的挑戰

德國再生能源村 Feldheim—能源轉型的挑戰(Feldheim: a Germany’s renewable energy village)
國立臺灣大學土木工程學系 連嘉玟

再生能源村費爾特海姆(Feldheim)

費爾特海姆 (Feldheim) 位於柏林郊區,為人口僅 150 個人的小聚落。1998 年德國走向經濟自由化,揮別過去只有少數幾家能源集團壟斷的市場的情況,加上德國的能源轉型計畫 (Energiewende) 的政策鼓勵,經營再生能源成為一些產業不發達的偏遠鄉鎮的選擇。

水與能源的結合-浮動式太陽光電

水與能源的結合-浮動式太陽光電 (Combination of Water and Energy – Floating Solar Power)
經濟部水利署綜合企劃組副工程司 蘇嘉民

太陽光普遍存在於我們的日常生活中,是人類到目前為止最可以廣泛利用、容易取得,且不會污染環境的大自然能量。隨著科技發展日新月異,太陽光的利用比以往更加多元化,最新應用的產品從太陽能手錶、太陽能時鐘、太陽能計算機、太陽能路燈、太陽能車,更進一步發展到太陽能建築,各式各樣的使用,已經把太陽能利用得淋漓盡致。

淺談智慧建築-靠太陽能發電的玻璃

淺談智慧建築-靠太陽能發電的玻璃 (Introduction of Solar Glass and its application of Intelligent Building)
國立臺灣大學土木工程學系 宋爾軒

太陽能發電已儼然成為再生能源的一大趨勢,隨著科技的發展,越來越多產業都發展出太陽能的相關產品,建築產業自十多年前開始推廣使用綠色環保建材,以達成節能減碳,減緩地球暖化的目的,目前已成功發展出太陽能光電玻璃以及太陽能發電窗等產品,使建築智慧化,逐步實現城市永續發展的目標。

太陽能家戶發電

太陽能家戶發電 (Solar PV system for home)
國立臺灣大學土木工程研究所金育暉

由於原油價格不斷上漲,連帶著電力價格也跟著浮動,可預期的,未來電費勢必不斷攀升,為了減緩電價浮動所帶來的影響及提倡再生能源以減緩溫室效應的進行,政府正推動家戶安裝太陽能發電系統政策,期能以太陽能取代部分電力來源,促進再生能源發展。

對於一般家庭來說,經濟考量總是大於環保觀念,那太陽能發電究竟經不經濟,透過簡單的數字可以很清楚的了解。首先須有幾個基本假設跟資料:

  1. 依據台電所提供的 102 年度平均每戶家庭每月用電量為 $$291$$ 度,為方便計算,取整數為 $$300$$ 度,一年即為 $$3600$$ 度,平均每日使用 $$10$$ 度。
  2. 太陽能發電系統是由 $$1$$ 瓩(kWp)為單位,每 $$1$$ 瓩(kWp)一天可提供的發電量約為 $$2.6$$ 至 $$3.6$$ 度不等,其主要取決於設置地點,如於台北約為 $$2.6$$ 度,在高雄可達 $$3.5$$ 度。根據假設 $$1$$,若要滿足一般家戶每日用電需求約須三個單位的太陽能發電系統。
  3. 太陽能發電系統,依據不同系統設計,每 $$1$$ 瓩(kWp)單價由 $$7$$ 萬至 $$20$$ 萬不等,平均使用年限約 $$15$$~$$20$$ 年,若僅考慮太陽能發電板本身,幾不產生後續維護費用,所以在此先行省略維護費用。
  4. 依據台電所提供台灣 102 年家庭用每度電平均售價為 $$2.86$$ (元/度),同年度鄰近國家,日本為 $$8.20$$ (元/度);菲律賓為 $$7.75$$ (元/度);新加坡為 $$6.61$$ (元/度);泰國為 $$3.42$$ (元/度);南韓為 $$3.25$$ (元/度)。

天上掉下來的能源——淺談太陽能 Recognizing solar energy development

天上掉下來的能源——淺談太陽能 Recognizing solar energy development
國立臺灣大學土木工程研究所金育暉

隨著溫室效應、氣候暖化議題不斷發酵,再生能源的需求不斷被提出,過去已發展的再生能源也隨著科技進步,逐漸追上石油能源,比如,太陽能。

太陽能並不算新技術,早在 1839 年法國物理學家 A.E.Becquerel 就已發現某些物質經過光線照射後會產生電壓,他稱之為光伏特效應(photovoltaic effect),再經過了約四十年(1883年),美國人Charles Fritts製造出了第一塊太陽能發電板,但其效率只有 $$1\%$$,無法有實際應用價值。

接著又過了約七十年(1954年),美國貝爾實驗室才研發出效率達 $$6\%$$ 的太陽能發電板,但也因其價格昂貴與效率不彰,多應用在太空設備上,為各式衛星提供穩定而持續的電力來源。進入廿一世紀,因石油危機與環境議題發酵,再加上半導體技術的進步,讓太陽能發電板的平均效率達到 $$15\%$$ 左右,太陽能發電才開始走上能源的舞台。

太陽能(Solar Energy)

太陽能(Solar Energy)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

太陽能指的是太陽的輻射光與熱,它通常伴隨著次級的太陽能源(Secondary solar resources),例如風、海洋波浪發電(wave power)、水力發電(hydroelectricity)與生質(biomass)。自古以來人類就會利用太陽能,但到目前為止,僅僅一小部分的太陽能被利用而已。

太陽光照射到地球時,約30%的輻射能被反射回太空,其餘經大氣層到達地球表面。大地、海洋與大氣層都會吸收太陽輻射能而溫度升高,海洋水汽會蒸發,造成水的循環與空氣的對流,也造成大氣現象,如風、龍捲風等。陸地與海洋因吸收太陽能而維持平均溫度14˚C,植物也藉光合作用將太陽能貯存成化學能。每年地球吸收太陽能約有385,000百萬兆焦耳(EJ / year),光合作用只逍耗約3000百萬兆焦耳;一年裡太陽光到達地球的總輻射量相當於地球上所有非再生能源總量的兩倍。