2011/07/05
經濟部能源局
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▓撰文╱圖片提供：林哲毅、謝清祥、蔡文田
大軍未行，糧草先行，意味著資源補給的重要性。救災如同作戰，資源的調度及整合，就決定了救災的成功與否。能源（如電力及油料）的供給，能使大部分的救災大型機具、戰地伙食、連絡設備及野地醫療設備正常運轉，以利整體災後重建之速度。
災後供電重要性
從台灣的921地震及日本311大地震，突顯了災後電力系統供應的重要性，當發電設備遭受到嚴重天災威脅時，往往無法正常供電，且運往災區的發電機組無法適時滿足災區所需，同時發電機組需要伴隨著足夠油料的供給，否則巧婦（發電機）難為無米（油料）之炊。
就我國現今電力供給狀況而言，大型發電機組所占的發電比率超過95％，其中包含3座核能發電廠，火力發電廠等。這些發電機組需要透過電力傳輸設備及電力降壓設備（變電所），才可以穩定的供給工業或民生使用。而長途的電力運輸，通常會有線損（Line Lose），因此台電公司亦將每年的線損控制在3％以下，以節省能源的耗損，增加發電的效率。
長距離的電力運輸有其風險，而台灣長期的南電北送或中電北送，均顯示電力供給不均勻的情形。尤其是大型災難後，電力的供給系統經常遭受到破壞，根據國家地震工程研究中心的資料顯示，統計我國921大地震電力供給受損狀態，台電公司沿中部山區震央的各電廠、開關場、變電所、輸電塔線、辦公房舍、配電線路及電桿等多處嚴重毀損、倒塌或傾斜，連遠在北海岸的核一廠冷卻系統都因地震而破損，災情相當嚴重。近日的日本311大地震，因為核電廠受到嚴重海嘯影響破壞，電力供給系統無法正常供應，導致日本關東部分區域輪流限電，嚴重影響到災後緊急救助、資源及人員調度、醫療救護及災後重建，影響全日本的經濟成長率。
分散型發電系統應用
台灣現今於分散型發電機組的研究大多著重於太陽光電及風力發電機組兩大系統，期待設立之後，除可提升平日電力自主率，亦可以於災情發生之際，提供救命所需的電力，供給第一線災民所需。但上述須考量其日照時間長短、風場選定地域性考量等因素，實際現場多重限制並無法廣泛設置機組。目前我國現有之分散型能源機組，僅有透過能源局補助離島如澎湖、綠島等地設置太陽能及風力發電機組。
然而氣候異常導致天災頻傳，檢視台灣在歷經921大地震、88水災及919水災等天災之後，台電公司部分之高壓電塔架設於地質高敏感區域，即易造成電力中斷，而部分的原住民部落旁基礎電力供給系統薄弱，且該區域易受天災影響而導致缺乏電力供給。
根據台灣歷次的天災及日本311仙台大地震經驗所顯示，災後的發電機組及油料無法滿足災後的需求，而太陽能或風力發電機組，雖能提供，卻有使用上的限制，無法在災後立即設立於災區進行供電。
災難用分散型發電機組設計條件
故針對災後的電力需求，需要設計相關的發電機組以利日後災後重建所需。應該滿足以下需求。以下將就上述相關特性進行分述，設計相關之分散型生質電力供給系統，以利建構整體救災體系：
一、機動性高可拖曳
若受災面積過大，災民並無法集中，需考量機組之可移動性。現今之發電機組，皆需使用大型貨車載運，並利用懸吊系統搬運，其移動便利性較差。如一般太陽能及風力發電系統，一但設立之後無法更改，若能將分散型發電機組懸掛於載具上，可利用一般的載具進行拖曳到指定地點，以利擴大救災面積。
二、發電量50～100kW
發電量過小，輸出功率太小的發電機組，並無法滿足災區的需求，發電量太大之機組，其移動速度較慢，不利於緊急救災。
三、可以就地取材發電
發電機組需伴隨著相關的油料供給，太陽能與風力發電是利用自然資源製造能源，無須考量相關之油料供給。若能充分利用災區的現有資源，例如大型草類及漂流木等有機資材，進行資源再利用創造能源，將會降低災區能源補給的困難，也增加其救災的效率。美國能源部與相關業者，已經共同研發相關設備，可利用大型草類、廢木、枯木及漂流木絞碎後進行直接發電。雖須經過絞碎處理，可使受災地區達到能源自主，若災害風險高的地區，除準備燃油發電機外，亦可準備分散型生質發電機組因應災害所需。而絞碎處理設備於災區能源匱乏處，可考慮於饋料口，設計相關的手動絞碎機或是投入乾草、細料等料源，可達直接發電效果，雖其效果有限，但可解決燃眉之急。相較於美國能源部的經驗，而我國僅有兩三個學研單位，設計史特靈引擎（Stirling Engine）或是外燃機發電機組，將來有發展為分散型生質電力機組之潛力！
四、可以適合任何時間及地形（域）
於災區現場中，大型的電力供給系統無法正常供電，夜晚通常烏漆一片，增加災民災後心理壓力。現有的分散型電力供應系統中，太陽能無法在晚上發電，仍考量到儲電系統之問題。就地形考量條件而言，太陽能及風力發電對於地點的選擇較為嚴苛，此時利用就地取材之生質能源之分散型生質能源發電機組極具開發潛力。
五、操作簡易
於災區救援的經驗中，無法將所有的專業人士派駐災區進行單一任務，需考量派駐最有效的救援人力前往災區，進行最有效的救援，故分散型發電機組若能簡易操作，將避免浪費救援的人力資源。
六、能源安全
於此次日本311地震經驗中，如此劇烈之複合性災難，短時間造成能源短缺，日本甚至釋出部分之戰備儲油供給災區使用。而台灣的能源約有99％自國外進口，若面臨複合性災難，將會影響到台灣能源安全，分散型發電機組能提供自主能源比率，可降低台灣能源進口的比率。
分散型生質發電機組之契機
而根據所收集的資訊及已發展的技術中，分散型生質發電機組確實能滿足上述的相關條件，可以懸掛於載具之上，輕易拖曳到任何地點；發電量可以到達100kW，足以達到災民集中區域的需求；分散型生質發電機組可以利用既有的資源做為料源，例如災區可燃燒的有機廢棄物，如雜草、樹枝等可再生資源，經過小型破碎機器即可利用，減少運送油料的路程及難度，以增加救災效率；生質發電機組只需要供給足夠的料源，就可以產出足夠能源供給所需，並可在任何時間使用。於平日利用分散型生質發電機組發電處理農業廢棄物及部分的有機廢棄物，將可以降低農業廢棄物露天焚燒的空氣污染問題，兼具環保處理及產生電能之功效。
結語
我國屬於海島型天然災害的敏感地區，若災害之後能快速恢復，救災的速度要快，資源需要在第一時間進入災區，用最短時間修護所遭受的破壞，美國具有全國綿密的供電網，但仍有不同的思維發展多元性的電力供給系統，因應不同時期（如救災、戰鬥或野外研究）的能源供應。我國的能源發展政策不能只偏重於大型發電機組之運作或營運，需考量能源安全、能源自主及未雨綢繆的思考災後緊急供電的問題，以增加災後重建之速度。（作者為屏東科技大學熱帶農業暨國際合作研究所博士生、屏東科技大學農園生產系教授、屏東科技大學生物資源所教授╱相關資料讀者若有興趣，可上下列網址查閱：http://www.nrel.gov/docs/fy00osti/27984.pdf、http://www.forestprod.org/smallwood04walt.pdf）