台灣再生能源未來展望

2016-06-23 14190

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。

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2010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。而以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2010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。

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。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。而黑潮能更可達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。

利用洋流(黑潮)發電替代核電、火力發電。
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二公尺,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二分之一以上,因為電力沒有燃料成本。

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、且流速一秒一公尺以上,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。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。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。

開發台灣地熱資源

台灣各地淺層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。

台灣應埋鍋造電

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) 即「埋鍋造電」,係為複合式地熱能源淬取系統,又稱閉迴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氣渦機發電。目前該技術在專利保護期間,取得昂貴,尚未普遍使用,但潛力大。
新政府似可先朝向這兩項研發,後半段就可大量開發。這不是夢,這是可行的希望。

【圖片為資料照,來源:中央社】