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看看他山之石想想自己:全球再生能源發展現場概況

呂宏耘
・2018/12/03 ・3534字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

台灣的能源困境在於,當人們希望降低會造成溫室氣體以及空氣污染的火力發電、有環境風險的核電時,又不願意妥協民生、運輸、以及工廠用電量。在這種既要馬兒好,又要馬兒不吃草的兩難之下,我們到底應該怎麼處理能源的議題?受惠於大自然的再生能源會是一帖好的良方嗎?在聚焦島內前,且讓我們來看看已開發各國的再生能源發展現況吧!

愛護地球人人有責喔!圖/flickr

所以我說,再生能源你哪位?

再生能源 (Renewable energy) 簡單來說,是來自大自然、可以循環再生的能源:包括風力能、水力能、太陽能、潮汐能、地熱、和生質能。這些能源被認為是「乾淨的」能源,因為在大自然中這樣的能源是生生不息的:風可以持續的吹拂;水由高處往低處流得位能差可以被轉換為電能;太陽、潮汐和地熱能持續供給穩定的能源;生質能則是處理生物物質後得到的能源[1]。

與此相對的,使用化石燃料 (Fossil fuel) 就像是在花積蓄,把幾百萬年前埋藏於地底的老本在數十年間咻咻咻地吃個精光。且使用化石燃料所排放的二氧化碳以及各種污染物還會造成環境的負擔;更重要的是,他們無法像再生能源一樣及時地被回收,所以就跟那揮霍時不注意但終究會走完的青春一樣,終將會有用罄的一天。

隨著科技的發展、人口的膨脹以及人類無窮的慾望,我們會需要用的能源只會越來越多。如果只靠化石燃料作為燃料或是發電,人類終將會面臨能源的浩劫,並且會付出更大的環境代價。

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雖然說到能源的進展,我們想像的畫面往往是由化石燃料進展到轉而使用再生能源。但這並不是一個固定的方向,事實上,美國能源資訊管理局 (U.S. Energy Information Administration, EIA) 的報告就提及,阿爾巴尼亞、不丹、衣索比亞、和巴拉圭等七個國家的用電量 100%都來自再生能源呢。由於那些國家處於低度開發,用電量本就不大,加上國土內水利資源等十分豐富,自然不需要使用燃煤、燃氣甚至核能來提供電力。

化石燃料並非長久之計。圖/ flickr

再生能源隨堂考,各國的發展如何呢?

再生能源是每個國家的必修課,同學們利用國家內的自然資源和高科技,希望最大化再生能源的使用率。如果今天舉辦再生能源隨堂考,看看各個同學在過去十年(2006年到2016年)的學習狀況(這門課也太長),大家的成績會是如何?

先看看全球的趨勢如何

全球最廣為使用的是水力、其次是風力、再來才是太陽能和地熱。根據國際能源署(International Energy Agency, IEA)的統計,2016年全世界再生能源的產能約為 55.4 兆度電,其中水力發電佔了再生能源產值的 75%以上,因為水力發電的營運成本較低,另外也有供水和調節上下游水量的附加價值[2]。而產能成長最多的是太陽能,全世界的太陽能產能在這十年成長了 60 倍之多,而這個趨勢並未減緩,估計太陽能在可見的未來仍會是重點發展項目。

歐盟:我們小手拉大手一起加油

歐盟的再生能源計畫主要分為三期[3]:在 2020 年前達到減少碳排放 20%、再生能源佔比達到 20%、以及能源轉換率達到 20%;在2030 年前進一步將三個數據提高到 40%、27%、27%;並在 2050 年進一步達到減少碳排放 80%。歐洲統計局 (Eurostat,歐洲的官方統計行政機構)統計出在 2016 年再生能源的使用比例已經達到 17%,由下圖可以看出瑞典、芬蘭、拉脫維亞、奧地利、及丹麥等十一個國家已經率先超過這個目標,其中瑞典更是以 54%的姿態遙遙領先歐盟其他國家。

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瑞典和芬蘭大幅領先歐盟訂定的標準呢!source: eurostat

美國:再生能源佔比提升,連身體都變好了呢

2006 年,美國生產的能源有 79%來自化石燃料,11.6% 由核能所提供,僅有 9.3%來自再生能源;然而到了 2016 年,再生能源則提升至 12.6%。國際可再生能源機構(International Renewable Energy Agenct, IRENA)指出美國將在 2030 年前讓再生能源佔比達到27%,每年需投入 860 億美金。而該機構也指出,這項投資會使得二氧化碳排放量大幅下降,並且改善國人健康狀況,每年可以為美國省下 300 到 1400 億美金[4]。

中國:天大地大太陽能板裝很大

中國在「可再生能源發展十三五規劃」中指出,2015 年底,非化石能源的利用量占到一次能源消費總量的12%,較2010年增加了2.6個百分點[5]。在十三五規劃中,中國預計在 2020 和 2030 年分別達到 15%和 20%的標準。中華人民共和國國家發展和改革委員會(National Development and Reform Commission, NDRC)在 2018 年將 2030 年的目標上修到 35%。身為全世界最大的能源消耗國,這次標準的提升非常驚人,然而中國的確也有達到這個目標的潛力。舉例來說,中國的太陽能板安裝效率極高,在 2016 年之中增加了 35 百萬瓩,單單一年就幾乎等同德國的太陽能總裝置量。而在 2017 年更增加了 52 百萬瓩,和美國的太陽能總裝置量不相上下。

中國的太陽能板安裝效率極高,在2016年之中增加了35百萬瓩。圖/Carl Attard@PEXELS

韓國:我們有地表最大潮汐發電廠

韓國的成長趨勢和其他國家雷同,都是在太陽能和風力發電上有相當大的進展,然而韓國最特別的便是潮汐發電。韓國三面環海,潮汐資源相當豐富,2004 年韓國在京畿道建設了始華湖潮汐發電廠,並在 2011 年 8 月開始營運,是全世界最大的潮汐發電廠,每年為韓國省下了 1000 億韓圜的石油進口以及 32 萬頓的溫室氣體排放。

潮汐發電原理介紹。影片來源:Youtube

再生能源發展,還有哪些困難擋在路上?

19 世紀開始人們大量使用石油,我們有足夠的技術開採,並且在扣除開採和運輸的成本之後可以為開採國帶來經濟利益。再生能源的開發究竟遇到什麼難題呢?為什麼再生能源無法像石油一樣自然的發展?

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發電週期

太陽能和風力都是週期性的,晚上沒有太陽便無法直接由太陽取得能量,而除非是吹拂穩定西風的歐陸國家,否則在季風氣候的地區便會有季節性的發電高峰。增加這些再生能源的比例是環保的,但我們必須考量一些潛在的風險:如果在用電高峰期遇上發電週期的底端,可能就會面臨限電的後果。

如果沒有風的話,風車怎麼轉?圖/Pixabay

成本高昂

太陽能板的架設平均成本約為每千瓦 2000 美元、在散戶的使用上更高達每千瓦 3700 美元,風力發電每千瓦 1700 美元,天然氣則是每千瓦 1000 美元。另外,太陽能及風力發電是分散式的發電模式,需要多個太陽能板或是風力發電廠才能達到一定的發電規模。因此在建設這些發電設備的同時,選址就特別重要:範圍要夠大才符合經濟成本、要距離使用者(通常是市區)夠近才不會耗費太多運輸成本。因此一個國家或地區必須考慮是否有足夠的經費和適合的土地來安置。

能源轉換效率

根據熱力學,在能源轉換的過程當中一定會有能量流失,最後取得的能量和原始能量的比例便是能源轉換效率。舉例來說,如果 100單位的太陽能在經過太陽能板的轉換之後得到了 80單位的電能,能源轉換效率就是 80%,20% 的能源損失可以想像成能源轉換的手續費。然而實際上再生能源的手續費比想像中的高昂,太陽能電池的轉換效率大約為 20~30% 左右;而科學家也曾提出風機最多只能提取風中 59%的能量[6]。

既得利益者的反對

新能源政策的推動已經很辛苦,如果此時壓縮到既得利益者的利益,他們就有可能反對這些政策。能源界高層早在 1970 年代就了解到化石燃料對於環境的衝擊,但是他們選擇顧及自己的利益,煽動眾人對於全球暖化的疑慮。他們質疑暖化,甚至倡導根本沒有全球暖化這回事,呼籲人們繼續使用石油。無疑的,這項抗爭仍然會在檯面下持續進行,勢必需要多花一些力氣克服。

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看看別人,想想台灣

台灣在蔣經國執政時期為了擺脫石油危機而興起的十大建設,不僅將危機化為轉機,更進一步的蛻變成為經濟奇蹟;再生能源的發展現在面臨著困境,我們能不能造就另一次的奇蹟?看似走進死胡同的能源政策,有沒有機會柳暗花明又一村?台灣正在成長、人民意識強烈,如果你是台灣的領導者,你參考了各國的能源政策,下一步你會怎麼做呢?

參考資料:

  1. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Renewable energy resources: Current status, future prospects and their enabling technology. Volume 39, November 2014, Pages 748-764
  2. 國際能源署數據
  3.  歐盟再生能源計畫
  4.  IRENA統計資料
  5.  可再生能源發展十三五計畫
  6.  Journal of Energy Resources Technology. Limits of the Turbine Efficiency for Free Fluid Flow. 2001. Gorban’, A. N., Gorlov, A. M., & Silantyev, V. M.
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呂宏耘
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畢業於清大化工所的無業游民,在摸索未來的生存之道時遇見泛科學。喜歡美食、懸疑片、以及角落生物。不喜歡霧霾、慣老闆、以及生離死別。

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停工即停薪:如何證明你的時間值多少?車禍背後的認知 x 情緒 x 金錢 x 法律大混戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/01/09 ・3351字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文與 PAMO車禍線上律師 合作,泛科學企劃執行

走在台灣的街頭,你是否發現馬路變得越來越「急躁」?滿街穿梭的外送員、分秒必爭的多元計程車,為了拚單量與獎金,每個人都在跟時間賽跑 。與此同時,拜經濟發展所賜,路上的豪車也變多了 。

這場關於速度與金錢的博弈,讓車禍不再只是一場意外,更是一場複雜的經濟算計。PAMO 車禍線上律師施尚宏律師在接受《思想實驗室 video podcast》訪談時指出,我們正處於一個交通生態的轉折點,當「把車當生財工具」的職業駕駛,撞上了「將車視為珍貴資產」的豪車車主,傳統的理賠邏輯往往會失靈 。

在「停工即停薪」(有跑才有錢,沒跑就沒收入)的零工經濟時代,如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?又該如何在保險無法覆蓋的灰色地帶中全身而退?

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如果運氣不好遇上車禍,我們該如何證明自己的時間價值?/ 圖片來源: Nano Banana

薪資證明的難題:零工經濟者的「隱形損失」

過去處理車禍理賠,邏輯相對單純:拿出公司的薪資單或扣繳憑單,計算這幾個月的平均薪資,就能算出因傷停工的「薪資損失」。

但在零工經濟時代,這套邏輯卡關了!施尚宏律師指出,許多外送員、自由接案者或是工地打工者,他們的收入往往是領現金,或者分散在多個不同的 App 平台中 。更麻煩的是,零工經濟的特性是「高度變動」,上個月可能拚了 7 萬,這個月休息可能只有 0 元,導致「平均收入」難以定義 。

這時候,律師的角色就不只是法條的背誦者,更像是一名「翻譯」。

施律師解釋「PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言。」 這包括將不同平台(如 Uber、台灣大車隊)的流水帳整合,或是找出過往的接單紀錄來證明當事人的「勞動能力」。即使當下沒有收入(例如學生開學期間),只要能證明過往的接單能力與紀錄,在談判桌上就有籌碼要求合理的「勞動力減損賠償 」。

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PAMO車禍線上律師的工作是把外送員口中零散的『跑單損失』,轉譯成法官或保險公司聽得懂的法律語言 / 圖片來源: Nano Banana

300 萬張罰單背後的僥倖:你的直覺,正在害死你

根據警政署統計,台灣交通違規的第一名常年是「違規停車」,一年可以開出約 300 萬張罰單 。這龐大的數字背後,藏著兩個台灣駕駛人最容易誤判的「直覺陷阱」。

陷阱 A:我在紅線違停,人還在車上,沒撞到也要負責? 許多人認為:「我人就在車上,車子也沒動,甚至是熄火狀態。結果一台機車為了閃避我,自己操作不當摔倒了,這關我什麼事?」

施律師警告,這是一個致命的陷阱。「人在車上」或「車子沒動」在法律上並不是免死金牌 。法律看重的是「因果關係」。只要你的違停行為阻礙了視線或壓縮了車道,導致後方車輛必須閃避而發生事故,你就可能必須背負民事賠償責任,甚至揹上「過失傷害」的刑責 。 

數據會說話: 台灣每年約有 700 件車禍是直接因違規停車導致的 。這 300 萬張罰單背後的僥倖心態,其巨大的代價可能是人命。

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陷阱 B:變換車道沒擦撞,對方自己嚇到摔車也算我的? 另一個常年霸榜的肇事原因是「變換車道不當」 。如果你切換車道時,後方騎士因為嚇到而摔車,但你感覺車身「沒震動、沒碰撞」,能不能直接開走?

答案是:絕對不行。

施律師強調,車禍不以「碰撞」為前提 。只要你的駕駛行為與對方的事故有因果關係,你若直接離開現場,在法律上就構成了「肇事逃逸」。這是一條公訴罪,後果遠比你想像的嚴重。正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。

正確的做法永遠是:停下來報警,釐清責任,並保留行車記錄器自保 。/ 圖片來源: Nano Banana

保險不夠賠?豪車時代的「超額算計」

另一個現代駕駛的惡夢,是撞到豪車。這不僅是因為修車費貴,更因為衍生出的「代步費用」驚人。

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施律師舉例,過去撞到車,只要把車修好就沒事。但現在如果撞到一台 BMW 320,車主可能會主張修車的 8 天期間,他需要租一台同等級的 BMW 320 來代步 。以一天租金 4000 元計算,光是代步費就多了 3 萬多塊 。這時候,一般人會發現「全險」竟然不夠用。為什麼?

因為保險公司承擔的是「合理的賠償責任」,他們有內部的數據庫,只願意賠償一般行情的修車費或代步費 。但對方車主可能不這麼想,為了拿到這筆額外的錢,對方可能會採取「以刑逼民」的策略:提告過失傷害,利用刑事訴訟的壓力(背上前科的恐懼),迫使你自掏腰包補足保險公司不願賠償的差額 。

這就是為什麼在全險之外,駕駛人仍需要懂得談判策略,或考慮尋求律師協助,在保險公司與對方的漫天喊價之間,找到一個停損點 。

談判桌的最佳姿態:「溫柔而堅定」最有效?

除了有單據的財損,車禍中最難談判的往往是「精神慰撫金」。施律師直言,這在法律上沒有公式,甚至有點像「開獎」,高度依賴法官的自由心證 。

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雖然保險公司內部有一套簡單的算法(例如醫療費用的 2 到 5 倍),但到了法院,法官會考量雙方的社會地位、傷勢嚴重程度 。在缺乏標準公式的情況下,正確的「態度」能幫您起到加分效果。

施律師建議,在談判桌上最好的姿態是「溫柔而堅定」。有些人會試圖「扮窮」或「裝兇」,這通常會有反效果。特別是面對看過無數案件的保險理賠員,裝兇只會讓對方心裡想著:「進了法院我保證你一毛都拿不到,準備看你笑話」。

相反地,如果你能客氣地溝通,但手中握有完整的接單紀錄、醫療單據,清楚知道自己的底線與權益,這種「堅定」反而能讓談判對手買單,甚至在證明不足的情況下(如外送員的開學期間收入),更願意採信你的主張 。

車禍不只是一場意外,它是認知、情緒、金錢與法律邏輯的總和 。

在這個交通環境日益複雜的時代,無論你是為了生計奔波的職業駕駛,還是天天上路的通勤族,光靠保險或許已經不夠。大部分的車禍其實都是小案子,可能只是賠償 2000 元的輕微擦撞,或是責任不明的糾紛。為了這點錢,要花幾萬塊請律師打官司絕對「不划算」。但當事人往往會因為資訊落差,恐懼於「會不會被告肇逃?」、「會不會留案底?」、「賠償多少才合理?」而整夜睡不著覺 。

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PAMO看準了這個「焦慮商機」, 推出了一種顛覆傳統的解決方案——「年費 1200 元的訂閱制法律服務 」。

這就像是「法律界的 Netflix」或「汽車強制險」的概念。PAMO 的核心邏輯不是「代打」,而是「賦能」。不同於傳統律師收費高昂,PAMO 提倡的是「大腦武裝」,當車禍發生時,線上律師團提供策略,教你怎麼做筆錄、怎麼蒐證、怎麼判斷對方開價合不合理等。

施律師表示,他們的目標是讓客戶在面對不確定的風險時,背後有個軍師,能安心地睡個好覺 。平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。

平時保留好收入證明、發生事故時懂得不亂說話、與各方談判時掌握對應策略 。 / 圖片來源: Nano Banana

從違停的陷阱到訂閱制的解方,我們正處於交通與法律的轉型期。未來,挑戰將更加嚴峻。

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當 AI 與自駕車(Level 4/5)真正上路,一旦發生事故,責任主體將從「駕駛人」轉向「車廠」或「演算法系統」 。屆時,誰該負責?怎麼舉證?

但在那天來臨之前,面對馬路上的豪車、零工騎士與法律陷阱,你選擇相信運氣,還是相信策略? 先「武裝好自己的大腦」,或許才是現代駕駛人最明智的保險。

PAMO車禍線上律師官網:https://pse.is/8juv6k 

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AI × 綠能:下一波新創浪潮,從新北起跑
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/11/12 ・2319字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文與 新北市青年局 合作,泛科學 協助刊登

前言

「2025 VentureStar新北新創之星挑戰賽」以競賽結合輔導,扶植並激發青年的創業能量,為期半年的賽事歷程,決賽獲勝的3組團隊獲得為期三個月的「創投陪跑」機會。創投導師變身為「指導教練」,給予公司發展、商業模式和募資規劃等具體建議,幫助團隊接軌市場,把夢想變現。

延續首屆「新北新創之星」競賽,今年邁入第二屆,新北市青年局局長邱兆梅表示,雖然活動以「競賽」為名,但過程反而更像是為新創團隊串接資源,成為創業加速的起點。有鑑於全球數位轉型與氣候變遷趨勢,2025新北新創之星聚焦AI與綠能,鼓勵青年創業者以新北為基地,有了政府資源的挹注,無後顧之憂開發新技術、推動產業升級,並建構台灣新創生態系。

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侯友宜市長與三組獲勝團隊合影。(左起:第二名「應援科技」、第一名「歐姆佳科技」、第三名「恰口科研」)/ 圖片提供:新北市青年局

「台灣有很好的科技人才,我們觀察到許多技術創業者都先累積了一些工作經驗、在市場上看見某些未解的問題,於是在30多、40歲選擇創業,自己打造一個創新產品或服務來解決他看見的問題。」邱兆梅說,科技創業必須從初期就思考規模化,必須透過持續與產業鏈合作來驗證產品、更新技術,擴展影響力,而規模化的關鍵就是「投資」。因此,去年起,新北市政府青年局與創投公會合作舉辦「新北新創之星挑戰賽」,實際練兵把募資流程搬上舞台。

「這個計畫正是我們推動加速新創落地、獲得資金的重要方式。」邱兆梅指出,有別於傳統競賽的形式,挑戰賽模擬真實創投情境的設計,讓新創團隊真正接觸到創投與市場的需求。除了獎金之外,另邀請頂尖創投專家,進行一對一實體輔導,可針對痛點、盲點即時回饋,解決創業難題。創投陪跑機制可協助團隊在實戰中學習與提升,而且競賽全程陪跑,一路手把手的陪伴,協助團隊更快「接地氣」進入市場。

新北新創之星的比賽原型借鏡新加坡,有效連結相關資源,對新創產業發展帶來極大助益,未來將一步步升級為具國際影響力的平台。邱兆梅說,從首屆賽事到今年第二屆,建置新創生態系,進而啟動創業再到陪伴團隊成長,過程真的非常難得。今年以最火紅的「AI人工智慧」與「綠能永續」兩大概念為主題,號召全台具潛力的新創團隊參賽,共吸引全台72組新創團隊參賽。經過層層考驗,「歐姆佳科技」獲得評審青睞奪得冠軍!

第一名「歐姆佳科技」/ 圖片提供:新北市青年局

第一名「歐姆佳科技」

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聚焦於半導體與通訊領域的量測、校正與測試服務,其「陣列快速校正演算法」核心技術可大幅縮短測試時間,從過去的數小時壓縮至數分鐘。這項技術的關鍵在於利用AI演算法自動比對多組感測數據並預測誤差分佈,再透過機器學習修正量測模型,讓設備能自行完成高精度校正。這樣的自動化流程,不僅能節省人力與能源,也呼應「綠色製造」的趨勢──以智慧化取代耗能式的反覆測試,讓產線更有效率、更環保。歐姆佳科技以實驗室研發出身,展現了AI在硬體產業鏈的實際應用:AI不僅生成內容,也能優化製造。

第二名「應援科技」/ 圖片提供:新北市青年局

第二名「應援科技」

打造一站式金流雲端平台的「應援科技」,協助各式組織與個人整合捐款贊助、活動報名售票與周邊商品銷售,大幅降低政黨、宗教、演唱會等公眾活動的經營模式,可省下高昂的行政、法遵及行銷成本,並進一步優化營運流程管理。

這個平台的背後,是一套AI交易風險偵測與自動化金流監控系統,可即時比對交易異常行為,預防詐騙與帳務錯誤。此外,他們也導入「碳足跡計算模組」,讓大型活動的金流資料能反向轉換成能源消耗與碳排估算,提供主辦單位「綠色帳本」參考。這樣的AI+Fintech結合,示範出數位金流如何跨入永續領域,成為新創中最具社會創新的典範之一。

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第三名為「恰口科研」/ 圖片提供:新北市青年局

第三名為「恰口科研」

致力於食農與事業廢棄物循環加值的「恰口科研」,以微生物發酵與AI監測技術處理農業與食品廢棄物,將其轉化為高值化肥料與生質材料。團隊研發的感測系統能即時監控發酵槽內的溫度、pH與氣體濃度,讓AI演算法調整曝氣量與養分比例,達成最佳化分解效率。這樣的智慧循環系統,不僅減少廢棄物焚化造成的碳排,也能讓農友用上低成本、環境友善的改良土壤資材。恰口科研的模式體現了「AI+綠能=農業再生的下一步」。

包括獲獎的3組團隊在內,入圍的10組團隊都含括了AI與永續兩大主題。邱兆梅表示,新北市擁有超過26萬家中小企業及百萬青年人口,青年更是城市的核心力量。這次賽事與創投公會合作,從徵件開跑、Pitch Day、10堂輔導課程及一對一實體訪視,希望解決新創產業的業務開發與溝通痛點。「得獎不是目的,而是實際將輔導過程中獲得的經驗實際運用。」許多去年獲獎的新創團隊,發展都已超出參賽預期,這也是新北市的新創能量的循環。

無論是半導體AI校正、智慧金流管理,還是生質循環材料,這三組新創都從AI與綠能交會點出發,實踐科技落地與永續的雙重願景。這不只是創業競賽的亮點,更象徵AI正在滲透製造、金融、農業等多元領域,為新北的新創能量注入「知識密度」與「綠色韌性」。

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「護國神山」越高 電力壓力越大:臺灣海洋能是解方?
PanSci_96
・2024/11/07 ・3553字 ・閱讀時間約 7 分鐘

半導體廠和資料中心的耗電量巨大,隨著護國神山的持續壯大,台灣的電力供應是否還能承受這種壓力?

或許,大海能夠給予我們答案。

在我們的周遭,有一個龐大且源源不絕的能源,但卻長期被我們所忽視——大海。太平洋上的鄰居夏威夷,已經部署了一座 1.25 百萬瓦特(1.25MW)的波浪能發電示範裝置,並即將併入夏威夷的電網。雖然這個發電量看似不大,但一台裝置只需要 38 公尺長、18 公尺寬的空間。想要放置更多的裝置,需要更大的空間嗎?大海有的是空間。

看來從海洋中擷取能源,或許就是台灣能源的終極解答。但為什麼還沒有人大力投入這個領域呢?

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從海洋擷取能源

事實上,從海洋中獲取能量的想法並不新鮮。利用海洋的物理或化學特性所開發的能源,稱為海洋能。海洋能可以大致分為多種不同的形式,每種原理各有不同。

首先是波浪能。夏威夷建設的波浪能示範電廠,就是利用波浪的上下運動所產生的位能變化,或者是利用波浪中海水運動所帶有的動能,來產生電力。值得一提的是,無風不起浪。波浪的產生及其動能的來源,來自於風吹過海面時所產生的摩擦力。而風的出現,可能來自地球自轉,或者是太陽加熱地表和空氣所產生的氣壓差,空氣從高壓區流向低壓區,進而產生風。因此,波浪能的源頭其實是地球和源源不絕的太陽能,被視為永續能源。

其次是潮汐能。月球的引力是潮汐漲退的主要原因。潮汐造成海洋水位的變化,產生位能;同時,漲潮和落潮的水流也帶有動能,這兩種能量都可以用來發電。

另一種是海流能。這是利用海洋中洋流流動的能量。例如,台灣附近的黑潮,水流方向不論冬夏,都是由南向北,而且流速相當快,約每秒 1 至 2 公尺。只要在海流中放置水輪機,就能驅動發電機發電。

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接下來是較為特殊的兩種方式。溫差能(OTEC,Ocean Thermal Energy Conversion)利用海水表面和深海之間的溫度差來發電。我們知道,海水表面因為受到太陽照射,溫度較高;越往深海,溫度越低,一般溫差可達 14 至 25 攝氏度。我們可以利用這個溫差來發電,原理類似地熱發電。OTEC 系統除了發電外,還可以結合海水淡化、海洋養殖和空調冷卻系統等多種用途,可謂一舉多得。

最後是鹽差能。這是利用鹹水和淡水之間的鹽度差異所產生的化學電位差來發電。發電廠通常建設在河水和海水的交界處,將海水和淡水當作一個巨大的化學電池的兩極。

台灣適合發展海洋能嗎?

海洋每年蘊藏的能源遠超全球發電需求,潛力無窮。 圖/envato

地球表面約有 70% 是海洋,蘊藏著無窮的潛力。國際能源總署(IEA)在 2007 年發布的報告預估,海洋每年蘊藏了 21,100 到 93,100 太瓦小時的發電量。作為對比,根據統計公司 Statista 的資料,2022 年全球總發電量為 29,165 太瓦小時。也就是說,海洋蘊藏的能源,足以供給全球所需,甚至可能多出數倍。

海洋能除了蘊藏量龐大之外,發電不需要佔用陸地,又屬於不會造成環境污染的可再生能源,具備多重優勢。既然如此,為什麼我們不大力發展海洋能呢?畢竟台灣四面環海,感覺應該非常有利於開發海洋能。但事實上,不是每一種發電方式都適合台灣。

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根據工研院於 2018 年整理的資料,台灣的地理環境較有潛力發展的是波浪能、溫差能和海流能。在詳細介紹這些能夠發多少電之前,我們先有個概念作為對照。2023 年,台電系統(不包括民營電廠)發電總裝置容量約為 55 吉瓦(GW),而目前封存的核四,兩部機組的總裝置容量為2.7 GW。

首先,波浪能發電適合的區域包括東北角外海、富貴角一帶,以及澎湖和雲林、彰化外海,發電功率有望達到 2.4 GW。溫差能發電適合的範圍則在花蓮、台東外海,具有 2.8 GW 的發電潛力。至於海流能發電,適合的地區在富貴角、澎湖水道(台澎海峽),以及東部外海的黑潮,共有 4.2 GW 的發電潛力。此外,在金門和馬祖,也有一些潮汐能發電的潛力。

總計而言,台灣的海洋能蘊藏量至少有 9.4 GW 的潛力,相當於七部核能機組的發電量。這樣的發電潛力也意味著巨大的經濟價值,估計海洋能市場的產值可達數兆台幣。

發展海洋能的困難之處

既然海洋能蘊藏量龐大,為什麼我們至今未見台灣有大規模的海洋能開發計畫呢?

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首先,海洋能的技術發展仍存在許多挑戰。在各種海洋能中,潮汐發電目前最接近成熟的商業化階段,且已有正在運作的商業發電廠。例如,全球有十多座潮汐發電廠在運作中,其中韓國的始華湖潮汐發電廠是全球最大的,發電容量達 254 MW。此外,還有一些潮汐發電廠處於規劃或建造階段。

然而,潮汐發電的效益取決於潮差(滿潮和乾潮之間的水位差)的大小。一般而言,需要潮差達到 5 公尺以上才有經濟效益。台灣除了金門、馬祖等外島之外,潮差均不足5公尺,因此潮汐發電的潛力較低,並非首選。

至於台灣適合發展的波浪能、溫差能和海流能,目前全球的發展進度都較為遲緩。以波浪能發電為例,雖然蘇格蘭曾有過小規模的商業化案例,但已經退役。不過,最近也有新的波浪能計畫正在進行,包括本文開頭提到的夏威夷案場,這是愛爾蘭公司 OceanEnergy 在夏威夷設置的波浪能轉換器 OE-35,裝置容量為 1.25 MW。另外,瑞典公司 CorPower Ocean 在葡萄牙設置了 C4,裝置容量為 600 kW。雖然規模不大,但已達到商業化的程度,有望在不久的將來成為新的商業化發電方式。

至於溫差能、海流能和鹽差能,都還處於技術發展或小規模實驗測試階段,距離成功商業化發電還有一段路要走。

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那麼,海洋能發展緩慢的原因是什麼呢?技術層面是一大挑戰。首先,海水對電器設備具有腐蝕性。同時,海上的強風大浪可能造成設備損壞。海洋生物也會附著在設備上,影響其運作效能。因此,打造耐用且抗生物附著的海洋能發電設備,本身就是一個巨大挑戰。

海洋能發展緩慢因設備易腐蝕、受強風大浪及生物附著影響。圖/envato

此外,即使我們能夠製造出能夠承受各種海洋環境的發電裝置,是否能長期高效地發電也是一個問題。如果無法建立耐用且具有一定規模的海洋能發電設施,成本將無法下降,進而阻礙海洋能的開發。

台灣在海洋能開發的進展

波浪能方面,工研院開發了「懸浮點吸收式波浪發電」系統,包含具有運動模組和浮筒模組的上浮體,以及具有穩定作用的下浮體。當波浪經過時,上、下浮體會產生相對運動,能量擷取系統藉此吸收波浪的能量。

國家海洋研究院則與台灣海洋大學合作,進行「振盪水柱式波浪發電系統」的研究。該系統利用波浪的上下擺動,擠壓空氣艙內的空氣,將空氣擠出至口徑較小的排氣口,造成空氣流速加快,進而驅動排氣孔中的扇葉發電。成大也有實驗室透過數值分析軟體,進行發電裝置最佳化設計的研究。

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海流能方面,國家海洋研究院、台灣大學、中山大學和台灣海洋大學均參與了「浮游式洋流發電機組」的研發。發電機艙採流線型設計,類似一台風箏。機艙後方的葉片在受到洋流衝擊後轉動,驅動發電機產生電力。目前,20 kW 級的發電機組「錨碇」已在90公尺深的海中初步測試成功。中研院也正在研發 100 kW 等級的渦輪機,預計今年在台東外海下水測試。

在進度較慢的溫差能發電方面,台泥預計在和平火力發電廠打造台灣第一個溫差能發電系統。

未來展望與政策目標

不知不覺中,台灣在海洋能的開發上已經投入了不少資源,雖然還需接受海洋環境的考驗,但前景可期。根據目前的政策目標,台灣將從技術較為成熟的海洋能開始,分階段推進。目標是在 2030 年完成 10 萬瓦特到 100 萬瓦特等級的示範發電機組,並於 2035 年設置 100 萬瓦特到 1000 萬瓦特的商業發電機組。根據屆時的技術發展狀況,期望在 2050 年達成裝置容量 1.3 至 7.5 GW 的目標。

在政策執行方面,海洋能開發涉及多個部會的管轄,如環境部、農業部漁業署、內政部國土管理署等。為簡化申請流程並促進開發,設立單一窗口相當重要。值得一提的是,根據最近的消息,台灣已有民間公司提交了 100 kW 的波浪能示範電廠申請,預計最快在 2025 年完成台灣首個海洋能示範場。

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台灣作為四面環海的島國,有機會在這個領域取得突破,為未來的能源供應找到新的解決方案。

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