2010/06/05
經濟部能源局
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▓撰文：艾和昌、曾寶興 ▓圖片提供：國立高雄應用科技大學
有鑑於開發使用新及乾淨能源已是全球共識，世界各國正不斷地從事太陽能之開發與應用研究，而太陽光電動力載具（太陽能車、太陽能船）研製正是其中一項。位於南台灣的高雄市，陽光充足，日射量大，於今（2010）年2月9日起，開始有「太陽能愛之船」加入營運行列，不僅為亞洲第1艘太陽能電動船，更為我國節能減碳政策增添光彩。
傳統電動船的使用上，電能的來源不外乎是以燃燒或是化學能轉換來取得電力，對於環境有一定程度的影響，在因應高能源需求、氣候變遷的同時，取之不盡、用之不竭的太陽能日益受到重視，因此，藉由船型上太陽電池模組直接將太陽光轉換成電力，已廣泛出現於歐洲，特別是因太陽能（電動）船所需的吃水量較其他類型船隻淺，能夠運用在各種水路（漲退潮對其不構成影響）。此外，太陽能船無論在運輸、觀光及商業等用途上，由於能夠自行產生電力，無任何污染排放，加上電能驅動船隻發展至今，已經是相當純熟的產物，若將現今電動船隻以太陽光做為能源主要來源，將最符合現代與未來船舶工業發展，也能對地球環境的維護，盡一份心力。
德國取經，台灣創新
2005年底，南部「太陽能學校」執行長艾和昌帶領專家學者參訪德國Solar Water World公司，並拜會身兼老闆與太陽能船設計專家Mr. Thomas Meyer。該次參訪除體驗以太陽做為動力來源的太陽能船（於結冰湖面上行駛），另一重要任務則是接洽Mr. Meyer於2006年來台教授太陽能船實作技術。由於歐洲是全世界發展再生能源科技最重要地區，許多當地大學設有再生能源系所，對再生能源學程發展架構非常紮實且完備，近30年來，德國大力投入太陽光電科技研發及推廣應用，並占有世界領先地位。
2006年，Mr. Meyer應國立高雄應用科技大學（簡稱高應大）邀請來台介紹太陽能遊艇的各項環保優點。他表示目前太陽能船大小可容納5到100多人不等，且遊艇的動力完全是運用太陽光電板吸收太陽能並發電，因此不需要油料，其內置有蓄電池組，可讓遊艇在蓄電之後，即使在沒有太陽日照的情形下，仍能繼續航行。此次的交流拜會活動中，特別安排至高雄市交通局簡報，也種下港都發展太陽能船且實際運用於水上交通的機緣。
台灣富有優越的自然資源（太陽光），卻未見廠商大舉投入開發太陽能船，主要原因包括：一、國內傳統遊艇商對太陽光電科技與電動遊艇尚陌生；二、遊艇商對太陽能船於我國發展仍存疑慮（市場規模）。有鑑於此，關心環保與再生能源議題的「戴炎輝文教基金會」執行長周美惠，自德國Solar Water World公司買進Suncat 21太陽能船，轉捐給高應大，做為推展國內純太陽能船的起步。在高應大阿波羅太陽能車團隊接手該船後，利用南部太陽能學校之太陽電池模組製作設備，將船上太陽電池模組重新設計與製作，並藉發展成熟的太陽能車技術更新全船機電系統，完成後的太陽能船便以「美惠阿嬤陽光號」為名，於2007年起在高雄愛河做行駛試驗。
該船採雙船體設計，可承受較大的風浪，不易翻船，而且總寬度較大，具有較高的運輸效率，造型流線優美，航行時波浪極小，幾乎無噪音、零污染，可搭載8～10人，負重約600公斤，長6.4公尺、寬2.5公尺、高3公尺，空船淨重約1噸。另太陽電池模組由多結晶矽（poly-silicon）太陽電池組成，光電轉換效率約16.2～16.5％，船上配有6大片的模組，總輸出發電量約480W，搭配有8顆矽能環保蓄電池，總蓄電量高達9,600WH，最高時速約10公里，在時速6公里下可續航約10小時，完全不使用任何燃料。行駛時安靜、平穩且維護費用低、續航力強、受天氣影響小，重點就是省能又無污染，是相當環保的水上交通工具，非常適合在其他船舶受限制的生態保護區中行駛。
迄今，「美惠阿嬤陽光號」太陽能船參與過許多的綠色能源推廣活動並開放試乘體驗，像是：2007高雄海洋博覽會、2009綠色能源應用產品博覽會、國科會50之旅等。而甫於去（2009）年底落幕的台北縣政府低碳博覽會，亦將該船吊運至碧潭風景區，讓台北縣民眾免費試乘、體驗綠色載具帶來的全新遊憩方式，並在為期14天的試乘活動中，創下載客量達1,080人次以上，總航程達100公里。
太陽能愛之船，讓台灣陽光向世界發光
高雄市於2008年便編列預算擬製作5艘太陽能愛之船，高應大教授艾和昌受邀參與市府太陽能船規劃，原設計太陽能只運用在船上的廣播系統及照明設施，且擬採柴油引擎做為主動力、電動馬達做為輔助，但規格審查會議經艾教授建議以太陽光電能直接驅動馬達，並邀請相關權責人士乘坐美惠阿嬤太陽能船遊覽愛河，終於將全船動力系統改成太陽能電動之規格並完成設計與審查程序，於2009年公開招標。歷經近1年製作，2010年2月，亞洲第1艘太陽能觀光大型電動船誕生，值得一提的是，全船設計與製作組件皆來自台灣，且該製作為結合國內先進太陽能科技產業，應用在休閒觀光船動力供電的新里程。
此艘太陽能愛之船，全船由中央電腦控制，該船體採開放式雙船體設計，航行中無聲、無污染，搭坐起來平穩舒適，且船頂鋪設透光型太陽電池模組，每片模組175W，共18片，總發電量約3kW，具有遮陽避雨並兼具發電功能。坐於船艙內的遊客，可仰望天空的移動雲彩並輕鬆自在欣賞到愛河景致。該船身長13公尺，船重約5噸，可乘載量36人，比現有愛之船載客量多近2倍，船上並搭配6組蓄電池，每組容量為48V、90Ah，總蓄電量高達26kWh，船上配置2顆20kW交流馬達，總動力約52馬力，最高航速可達9節（約時速16.7公里），以3節航速（約時速5.6公里）可行駛約9小時，完全不使用化石燃料，但考慮營運及天候影響，船上備有岸上充電設施，可隨時充電應急。目前每日平均航行8～12趟，一趟約20分鐘，每日總行程航行約30公里。
與傳統柴油愛之船相較，太陽能愛之船在陽光下，吸取大自然之太陽光能，轉為電能儲存於環保鋰鐵電池中，以取代化石燃料，其每艘每月可節省新台幣3萬元油料費，且航行時無噪音及零污染排放，可維護愛河的水質。此外，船上備有無障礙空間設計，對行動不方便的旅客，提供更人性化的服務，高雄市政府將規劃逐年編列預算取代現有柴油動力的愛之船，做為高雄市邁向生態環保城市最具體的實踐。
產業再生，創造新機
高雄擁有良好氣候及每年超過2,200小時日照，非常適合發展太陽能，尤其是零污染的太陽能交通船，更能結合觀光、生態，發展在地特色；此艘太陽能愛之船證明高雄不只會代工造船，還擁有自創品牌。此外，台灣素有遊艇王國的美譽，據經濟部統計資料，2007年我國船舶產值達新台幣540億元，近年來成長21％；2008年我國接受巨型遊艇訂單的製造總長度為全球第5名，2010年更預估達到600億元的產值。
台灣遊艇製造業集中在大高雄地區，高雄市旗津區、高雄縣大發工業區、高雄市臨海工業區有23家，在製造船舶技術上，台灣已達國際水準。此外，台灣地處亞熱帶，多湖泊、河流與海洋，從台北淡水、南投日月潭、高雄縣興達港灣、高雄市愛河、屏東大鵬灣等地之觀光與運輸看來，太陽能船開發不僅能帶動能源科技、電子、電機、機械、造船、模具及傳統產業更蓬勃的發展，有著無限商機，同時能將國家建設和生活品質向上提升。
未來與展望
太陽能光電的運用，是一項重要課題，尤其是對於陽光充沛的台灣而言，如何應用並享有這項資源，更必須有效的規劃與設計，才能永久享有太陽光電所帶來的便利。由於目前國內所行駛的遊艇多屬於高污染的遊樂設施，而船舶發展結合太陽光電技術，推廣使用太陽能水上載具之概念，是為了將台灣環境變得更美好，且化石燃料資源有限，因此使用傳統汽、柴油做為動力源的遊艇未來勢必有所更新。如許多歐美國家都已有條款補助業者購買或置換環保性的產品，這些條件對業者而言是一大利基，我國若能結合國內先進太陽能科技產業，應用在休閒觀光遊艇之電力供給，將可為台灣輪船製造科技工業邁向新里程碑鋪路。（作者為國立高雄應用科技大學模具系暨應用工程科學研究所教授、研究生）