2005/02/05
經濟部能源局
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▓撰文：顏文治 ▓圖片提供：工研院能資所
太陽能是再生能源的一種，古人裝水拿到太陽底下照射後得到熱水，或把濕的物品曬到脫水乾燥，其實就是太陽能應用的起始。在綠色能源應用的共識已逐漸深植大眾心中之際，政府也自89年起實施「太陽能熱水系統推廣獎勵作業」及「太陽光電發電示範系統設置補助要點」，希望藉由補助措施的推動，加速國內在太陽能方面的應用；以下便以太陽熱能及太陽光電發電應用兩大領域加以說明，增加國人的認知及瞭解政府的努力與成果。
太陽熱能的應用項目很多，例如：太陽能熱水器、太陽能溫水游泳池、太陽能乾燥、太陽能空氣加熱、太陽能空調系統、太陽熱能發電（蒸汽型）、太陽能海水淡化及太陽能溫室等。目前國內大量應用且有相當成效的產品技術即屬太陽能熱水器，而太陽能溫水游泳池裝設量雖不多，但亦有一定成績，其餘項目則尚處於研究測試階段。
太陽熱能應用
太陽能熱水器一般泛指家庭使用，集熱器大約為二至四片；而另外使用在學校宿舍，供應數十人到數百人使用，或是應用在溫水游泳池上，則稱為太陽能熱水系統。其運作溫度從攝氏40～80℃，依作動原理可分為自然循環式太陽能熱水系統與強制循環式太陽能熱水系統兩種。由於太陽能具不穩定性，因此系統必須有輔助熱源，一般家用型採用電熱棒，可以放置於保溫桶內部，亦可獨立設置類似一個小型電熱水器，而大型熱水系統的輔助加熱裝置大多以瓦斯或燃油、甚至是電熱鍋爐為主。
太陽能熱水系統的技術在國內已相當成熟，政府為鼓勵民眾使用太陽能，訂有太陽能熱水系統補助辦法，補助裝置用戶，目前的補助作業由成功大學研究發展基金會執行。以安裝平板式集熱器為例作說明，每一平方公尺集熱面積補助1,500元，離島地區則優惠提高至3,000元。根據經濟部能源局統計資料顯示，國內每年裝置面積約為7～8萬平方公尺，93年更一舉突破9萬平方公尺，以年新增設置面積為9萬平方公尺而論，台灣是世界第八大市場。總裝置集熱面積約為120～130萬平方公尺，其累積面積是世界第十大安裝利用國，若以單位土地面積計算安裝密度，則為世界第三大安裝利用國。若以每戶裝置4平方公尺估算，則約有30～33萬戶裝設太陽能熱水系統。
在產業方面，國內現有太陽能熱水系統安裝銷售廠商共182家（含製造供應廠商25家），而從事太陽能熱水器產業相關的就業人口約有1,000人，因此推廣成果十分斐然。在節能與環保的效益計算下，每一平方公尺的集熱面積（假設集熱效率平均為50％）所能吸收的熱量，估計一年將可減少80公斤液化瓦斯使用量，或減少220公斤的二氧化碳排放量。
太陽光電發電應用
太陽光電發電系統（PV System）有別於太陽熱能發電的技術原理，太陽熱能發電是利用反射聚光的設備將太陽光集中聚焦一個中央塔或線型真空管，而後產生高溫的蒸汽推動汽渦輪機產生電力，但是太陽光電發電是使用類似矽晶片的太陽能光電板來接收太陽的能量而產生直流電。
最早的太陽光電應用起始於人造衛星在外太空中的能源（電力）供應，如今太陽能光電發電系統在一般的民宅、高樓建築、結合景觀規劃設計的太陽能公園，甚至是陽光電城（Solar City）等，已經非常普遍；而直接使用太陽能光電板的應用，小自計算機、手錶、交通號誌、庭園燈等，都可以利用它隨處可吸收陽光再轉換為電的特性方便使用。太陽能電池的種類可分為單晶矽、多晶矽及非晶矽三種，每一個單片的太陽能電池都可以根據不同的電量需求組合封裝成各種尺寸及形狀的太陽電池模板，以運用組裝在不同的用途與場合，做各式各樣的變化。太陽光電發電系統主要是由太陽電池組列、電力調節器、配線箱、蓄電池等所構成，在應用系統種類上可分為：獨立型、混合型及市電併聯型等三種，各有各的需求用途。
國內太陽光電系統應用，原本多以電力供應及研究測試為主，自補助措施推動後，包括總統府在內已有56處示範系統建立，總核准補助設置容量已達到1,234kW（93年11月）。每1kW的太陽光電發電系統每年可以減少2,300公斤二氧化碳的排放量，若是一個家庭裝置3kW太陽光電發電系統，即可達相當於3,000平方公尺森林的綠化效果。另外為了推展綠色能源與建築融合的城市風貌，經濟部能源局發起陽光電城計畫，進行陽光電城評選及補助計畫，未來希望藉由設計團隊與業主認同，推動建置我國的陽光電城示範案例，配合展開的活動有93年舉辦的「2004金羿獎太陽光電應用設計競賽」，後續的計畫工作將在未來幾年內完成。
另外在產業方面，92年國內太陽能電池產量為21MW，佔全球2.8％，產值在10億元；93年約為45MW，佔比已提升至4.5％，產值成長至28億元，上、中、下游廠商約有十餘家。
與日遽增的應用前景
由於單位面積太陽能日照能量密度不高，因此國內現階段太陽熱能主要應用於不需土地成本的地方，如建築物的屋頂；而考量綠建築的應用及大樓的設計規劃，朝著與建築結合的太陽能應用將是一個具發展潛力的方向。台灣人口多集中於都市，尤其居住在大樓比率甚高，經濟部能源局委託開發之一體型太陽能集熱裝置，具有美觀且可應用至大樓的雙重特性，對於突破都市安裝率少的情形必有助益；而太陽光電發電在全球成長趨勢幾乎以每年30％往上攀升，台灣目前安裝量比起歐美日等國雖少，但在產業發展上似乎已有旭日升起之燦爛前景。在綠色能源的應用推動浪潮下，相信太陽能光電板的成本必隨著需求量倍增而呈現下跌之勢，屆時國內的應用比例亦將與日遽增。（作者為工研院能資所再生能源推廣室主任）