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【還能怎樣】艾和昌:光電能的現在與未來

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2015年 Pansci Talk:還「能」怎樣─公民的能源通識課高雄場,熱烈報名中!

紀錄:羅紹桀

近來太陽能光電的成本逐近下降,政府也積極推動「百萬屋頂計畫」,到底台灣有沒有可能利用太陽光電填補能源缺口,又該不該裝太陽能屋頂呢?

國立高雄應用科技大學的艾和昌老師將與我們分享光電能的現在與未來。

艾和昌:光電能的現在與未來

太陽光電能填補能源缺口?

太陽光電到底能帶來甚麼幫助呢?為了解答這個問題,艾老師調出了2011年8月18號尖峰日的電力系統負載曲線圖,那天是大暑,我們發現當天用電尖峰是33.7GW,我們看到各種電力的分布中核電的部份穩穩地持續負載5GW的電量,如果加上核四2.7GW總共7.7GW,火力也是穩定的,其實我們台灣最怕的就是用電尖峰,我們有幾個發電機組是為了一年之中最高尖峰的幾個小時存在的,而這些機組動輒好幾十億,非常划不來。

這跟太陽光電有甚麼關係呢?其實很簡單,我們預計到2030年太陽光達到6GW,剛好能補貼用電尖峰的用電。這是核四封存後可能的替代方案,但太陽光電有一個很明顯的缺點,就是只有白天能發電,晚上沒太陽就沒有電,目前太陽光電已經發展快二十年了,在台灣目前只有太陽能從最上游到最下游的產業都能自主,不像風力發電都是進口的修復技術,火力發電要進口煤等等。

太陽能車的歷史

說到艾老師本身在從事的課程,他拿起桌上的太陽能車,那只是一台模型車,有一台「真的」太陽能車在學校裡,其實太陽能車的原理相當簡單,就是太陽光的光能轉換成電能之後儲存在電池裡或直接推動直流馬達,車子就能前進,構造比汽油車還單純。

事實上太陽能車歷史久遠,甚至太陽能飛機在1980年就出現了,當時Paul MacCready在1980年把他的人力飛機加上了太陽能板,成為第一架太陽能飛機,所以太陽能飛機其實比太陽能車還早出現。兩年後才出現世界上第一台太陽能車,發明者是Hans Tholstrup,他原本是個冒險家,在中東戰爭造成能源危機時沒有人願意支持他從事「浪費石油」的冒險活動,於是他開始想,能不能使用最少的石油行駛最遠的距離呢?但他本身非工程師出生,所以一開始不知道怎麼做,直到看到新聞上Paul MacCready成功發明太陽能飛機的新聞後,才受到啟發著手製作世界上第一台太陽能車。那台車首次行駛就以每小時20公里的速度跑了4000公里,但時速還是太慢了,不可能做為將來的代步工具,因此他決定在1987年開始開辦世界太陽能車挑戰賽,地點都是從北澳開到南澳共3012公里,賽規要求所有的能源都必須來自於太陽,充電也必須用太陽能,艾老師本身也會帶著學生團隊每兩年打造一部車參賽。

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至於太陽能車的製造則是從1987年美國通用公司開始重金禮聘Paul MacCready設計車型,造價100萬美金,之後世界各地的大車廠紛紛投資在太陽能車上,但最後都不了了之,原因是造價太貴消費者無法負擔,之後就是世界各大學校接續參加世界太陽能車大賽,每一屆戰況都相當激烈,1987年要得冠軍平均時速只要66.9公里,到2005年冠軍平均時速要到102.7公里,現在的比賽剛開始的速度基本上時速都定在140左右才有可能獲勝,可見太陽能車的時速已經與一般的車不相上下了。

未來太陽能的展望

1998年太陽電池一瓦要十塊美金,2010年太陽電池一瓦就只要一塊美金了,今年2014年一瓦只要0.3塊美金了,以往一部車要100萬美金,現在一部80萬台幣一定做得起來,所以太陽電池已經越來越便宜,而且台灣事實上是太陽電池的第二大生產國。

太陽電池生產過程有兩種,第一種是使用矽經過1200度旋轉長晶,稱為單方向結晶,另一種是使用600~900度,稱為多方向結晶,最後切片完畢就成了太陽電池,完成太陽電池之後再封裝成模組,可製成電廠使用、生活物品的使用等等。

現在在政府在推「百萬屋頂計畫」希望一百萬戶的屋頂上都有3KW的太陽光發電,以目前來說,每度電能回售給台電約八塊,如果屋頂裝5KW,一天發3.6度電,365天下來約可賣55000元的電費,投資成本約每KW7萬,預計八年就能回收。


【關於能源多元化系列講座】

能源多元化系列講座是Pansci舉辦的科學聚會,活動的主要形式是找兩位來自能源相關領域的講者,各自在 30 分鐘內與大家分享能源相關知識或相關的想法,並讓所有人對能源議題有興趣或關心台灣能源產業現況的人都能參與討論。本系列活動由PanSci 泛科學、工業技術研究院與經濟部能源局聯合主辦。

關於作者

Pansci實習編輯,無法抗拒吸收冷門知識時的生理快感,興趣是利用科學理論煉成料理。 有一天突然發現如果用心理學理論解釋人類行為能降低對於人與人之間衝突的恐懼,因此對心理學和傳播理論特別有興趣。