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能源小學堂

玉米也可以發電?你不可不知的五種再生能源!

2019/03/31

在去碳化和減核的浪潮下,世界各國紛紛開始找尋更永續、乾淨的能源替代方案,即「再生能源」,以填補持續增長的電力需求。再生能源發電是將來自大自然的資源,如潮汐、風力、陽光、地熱等,轉換為可以運用於日常生活的電能;不但在發電的過程中幾乎不會產生廢氣汙染空氣和環境,且這些資源會隨地球的運轉而自然再生,取之不盡,用之不竭。

再生能源種類多元,不同地區因應其各異的自然條件,也有各自適合發展的再生能源項目。目前在全球最為廣泛使用的再生能源包含太陽能光電、風力發電、水力發電、地熱發電及生質能源發電等。

太陽能光電Solar Power / Photovoltaic
太陽能光電是指將太陽輻射出的光能收集起來,轉換為電能併入電網供大眾使用。太陽能設備除了可以設置在大片的空地和農田之外,也可安裝於工廠等建築物上,在發電之餘還能達到隔熱的作用,降低建築耗能。

安能集團自2008年開始在德國發展太陽能,不但已經在德國建造九座太陽能發電廠,今年更計畫建設德國第一座透過市場價格競爭、「零補貼」的太陽能廠Weesow-Willmerdorf。這座太陽能廠啟用後除了可滿足全國約五萬戶的用電之外,也將為地球減少約12.5萬噸的二氧化碳排放。


安能集團的太陽能發電廠Leibertingen (圖片來源: EnBW)

風力發電 Wind Power
風力發電的原理是藉由風來吹動風力機葉片,進而帶動發電機發電。根據風機設置的地點不同,又分為陸域風力發電和離岸風力發電兩類。

陸域風電 Onshore Wind Power
陸域風電多設置於沿海與平原等地勢平緩、障礙物較少的地點。隨著風力發電科技日趨進步,發電成本下降,現在已是再生能源當中相當具有經濟競爭力的能源。

安能集團在德國的許多城市都設有陸域風機,合併裝置容量約達470MW(2017年)。除了在德國境內繼續建設新的風機之外,安能集團也在瑞典和土耳其發展陸域風電,擴張再生能源的版圖。


安能位於Eisenach的陸域風場 (圖片來源: EnBW)

離岸風電 Offshore Wind Power
離岸風電是近年來快速崛起的再生能源,也就是在海上建設風力發電,由於海上風速比陸地上的風速來得更快,因此能夠提供的發電量也更高,且此類鄰避設施的反彈也較小;但因海上作業難度也更大,發電成本也相對較高。

在2011年,安能集團在波羅的海打造了德國的第一座商用離岸風場Baltic 1、緊接著在2015年完成Baltic 2風場。截至2018年,安能集團已啟用的離岸風場總裝置容量為336MW,2019年底,安能在北海的兩座風場Hohe See及Albatros也即將商轉,預計可供給71萬戶德國家庭的用電。除此之外,安能也看中台灣良好的離岸風場條件,與上緯新能源、麥格理資本共同投資海鼎風電,未來將爭取在台灣離岸風電第三階段「區塊開發」中脫穎而出。


安能集團位於波羅的海的Baltic 1離岸風場(圖片來源: EnBW)

水力發電Hydroelectric Power
水力發電是在重力作用下,運用水位的落差產生的水流推動輪機,帶動發電機發電。水力發電發展歷史悠久,也是目前社會應用最為廣泛的再生能源之一。

安能集團運營水力發電的歷史已超過百年。目前在德國擁有67座水力發電站/廠,裝置容量達2,700MW,佔其所有能源生產量的10%。不僅如此,安能也持續擴大水力發電廠的規模,旗下的Iffezheim水力發電廠在擴增後更將成為歐洲最大的川流式電廠之一。


安能集團的Iffezheim水力發電廠 (圖片來源: EnBW)

地熱發電 Geothermal Energy
地熱發電是利用地殼內部熔岩所產生的熱能,將水加熱後產生的氣體來推動發電機組產生電能。但因地熱資源開發難度高,較難達到經濟規模,和其他再生能源相比較不普及。

安能在1980年代開始研究地熱能,目前擁有2座地熱發電廠,約可滿足3,600戶家庭的年用電需求。此外,安能也計畫提供多餘的熱能給發電廠附近的居民,更有效率地使用地熱資源。


地熱也可作為發電的原料之一(圖片來源: Unsplash)

生質能發電 Biomass and Biofuel
生質能發電是將植物和生物廢棄物等有機物質經過加工轉換為提供大眾使用的電力。有別於化石燃料,生質能屬於「碳中性」的能源,因此使用這些能源依然能夠維持大氣中碳含量的水平。而「沼氣發電(Biogas)」則是一種以氣體型態被利用的生質能發電。沼氣不僅能於沼澤產生,事實上堆肥、汙水、家庭廢棄物等都可以是沼氣的原料,因此許多垃圾掩埋場、畜牧場,都將沼氣收集設備整合進設施內,以沼氣做為燃料生熱或是發電。

在德國,安能是巴登-符騰堡邦最大的生質能源供應商,擁有5座沼氣發電廠,發電量可提供至少8,000戶家庭的年用電量。


玉米、果皮等植物或堆肥等有機物質均可成為生質能發電的原料(圖片來源: EnBW)

全球再生能源持續擴張,潛力無窮
REN21於2018年6月發表「RENEWABLES 2018 GLOBAL STATUS REPORT」,回顧了2017年全球再生能源的發展狀況。在報告當中可以發現,受惠於再生能源裝置成本的下降和各國對於再生能源發展的日趨重視,再生能源投資額與設置量都持續成長;在2017年底,再生能源產電量已佔總體發電量26.5%。而根據國際能源總署(IEA)所發布的「Renewables 2018 Market Analysis and Forecast Report」中,更預估到2023年,再生能源發電將達總發電量的三分之一,顯示全球再生能源成長的高度潛力。


2018年安能集團能源配比(圖片來源: EnBW)

安能集團自從2013年公布「2020策略白皮書」開始,便訂下清楚的再生能源目標-「在2020年將再生能源發電量提高至總發電量的40%,2035年更提高到55%-60%。」截自2017年底,安能集團在德國的再生能源發電佔所有能源的27.9%,其中水力發電佔19%、陸域風電5%、離岸風電3%、其他1%,由於再生能源多依賴自然環境變化,因此安能以準確的預測系統調度不同的再生能源,以提供穩定的電力來源。此外,安能除了持續擴大再生能源開發之外,身為一間提供整合能源服務的企業,安能集團更致力於打造完善的再生能源供電系統。透過智慧型電網確保再生能源併網後的可靠度,以及調度各種能源配比穩定24小時供電,最終達成能源轉型的目標。


Source:

1. EnBW Factbook 2018
2. EnBW Official Website: https://www.enbw.com/company/  
3. 經濟部能源局再生能源資訊網: https://www.re.org.tw/knowledge/more.aspx?cid=0&id=1824
4. REN 21, Renewables 2018 Global Status Report, http://www.ren21.net/wp-content/uploads/2018/06/17-8652_GSR2018_FullReport_web_final_.pdf
5. International Energy Agency, Modern bioenergy leads the growth of all renewables to 2023, according to latest IEA market forecast, https://www.iea.org/newsroom/news/2018/october/modern-bioenergy-leads-the-growth-of-all-renewables-to-2023-according-to-latest-.html
6. 沼氣與合成氣 https://pansci.asia/archives/11540

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