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碳封存,是逆天而行的工程神話,還是順應自然的科學奇觀?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2015/10/10 ・6475字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 571 ・九年級

本文由第二期能源國家型科技計畫(NEP-II)能源政策之橋接及溝通小組贊助,泛科學策劃執行。

文:廖英凱(泛科學專欄作者)

Coal_Mine_Carbon_Capture_Technology
Source: wikipedia

碳封存,解決氣候變遷的新藥方?

全球暖化與氣候變遷這項議題,對於當代人類來說,恐怕已經是個迫在眉睫的待解難題了。隨著當代環保意識興起、極端氣候頻率與受害者的增加,多數科學研究成果也指出,近一兩個世紀以來的氣候變遷,主因為人類的工業發展與環境開發。最具代表性的一項研究是聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)2007年發表的第四份報告,報告中指出近150年來所觀察到的全球暖化,非常可能與人類排放的溫室氣體有關[1],為了生存環境的永續,當代各國政府與倡議團體,也都開始積極規劃與鼓吹有效減少大氣中的二氧化碳的方式。

如果盤點我們可用的減碳工具,國際能源總署(International Energy Agency, IEA)指出人類可使用的技術分別為提升能源使用效率;發電過程不排碳的再生能源與核能;以天然氣取代燃煤等的燃料轉換;以及能主動將已經製造出來的二氧化碳減少的碳捕捉與封存技術(Carbon capture and storage, CCS),也預估CCS在持續發展下可達到全球17%的減碳效果[2],IPCC在2014年11月所發表第五次評估報告也指出,若要解決氣候變遷問題,所有火力發電廠在2100年以前都應搭配CCS技術來降低排碳[3];同年12月,歐洲聯盟執行委員會(European Commission)也根據IPCC的報告建議歐盟各成員國應制定具有強制力的CCS的發展目標[4]

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而在台灣,自1988年起能源局與工研院就開始進行了各項研究與評估計畫。2011年,由各公私立機關法人也成立了「CCS策略聯盟」[5]來推動各項技術的發展。例如工研院綠能所在台泥花蓮和平水泥場,研發了新型鈣迴路捕獲二氧化碳技術,將二氧化碳固定於水泥之中[6];台電在大林電廠開發電廠微藻養殖實驗系統,利用藻類的光合作用作為碳捕捉的方式來減少火力電廠的排碳[7];中油預計利用苗栗永和山、台電利用彰濱工業區外海的地下鹽水層作為碳封存的場址。然而,近年來,開始備受部分媒體與倡議組織矚目而有諸多誤解與恐懼的,正是最後這一種將二氧化碳存放在地底岩層之中的二氧化碳地質封存技術了。

嶄新的技術還是古老的智慧?

對許多人來說,二氧化碳地質封存技術相當的不符合直觀,似乎如果有個地震或裂縫,氣體不就外洩了嗎?或是如果水往下流到岩層之中,不就把氣體給擠出來了嗎?這樣把氣體的二氧化碳,用固體的岩層給封存起來的技術,聽起來實在有點天方夜譚。但其實,大自然早就用了百萬年以上的時間,為我們證明氣體封存在地底下的可能性了。除了很多家家戶戶會用到的天然氣與近年來相當熱門的頁岩氣以外,世界上也有數百個存在百萬年以上的天然的二氧化碳氣層[8],有一些氣層的二氧化碳純度極高,甚至被開採出來作為化工原物料,以及碳酸汽水中的二氧化碳來源。

天然二氧化碳氣層分布圖
天然二氧化碳氣層分布圖 IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage, 2005

而將二氧化碳注入到地層中,其實也已經應用多年了。在石油工程的領域,科學家們發現油氣層在開採之初,因為地底壓力較大,油氣可以直接噴出地表。但隨著開採而壓力降低,使得油氣的採集變得困難,因而陸續開發了注入水、蒸氣等開採技術。而近年來發現若將二氧化碳注入油氣層中,除了可以封存二氧化碳以外,二氧化碳在溶於原油中,可使原有的體積膨脹、密度與黏度下降、流動性變好更適宜開採,能有效提升油田的壽命與效率[9]

利用二氧化碳開採原油
利用二氧化碳開採原油示意圖 Carbon Dioxide Enhanced Oil Recovery, U.S.D.O.E

除了天然二氧化碳氣礦、石油開採應用以外,世界上也有幾個已商業運轉的地質二氧化碳封存實例,例如挪威外海的Sleipner和Svohvit氣田,以及數個將在近兩年內完工的封存廠,例如加拿大的Quest、美國的Illinois Industrial CCS Project和澳洲的Gorgon[10]都採用海域的鹽水層來達到二氧化碳封存效果。

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二氧化碳如何安分於萬千大石之下?

目前發展中的地質碳封存方式,學理上大致可分為三種機制:

(1)封閉構造封存

封閉構造是利用如地層裡有緻密地層剛好彎曲如把碗倒置的「背斜」結構,類似許多傳統石油與天然氣礦藏的構造;或是利用已枯竭油氣田、以及用作加強油氣採收等。以我國的環境來說,苗栗永和山的背斜構造預計可儲存兩百五十萬噸的二氧化碳[11],同樣也位於苗栗的鐵砧山枯竭天然氣礦,目前也被用作天然氣南北調度的儲氣窖,也有機會作為封存二氧化碳的天然廠址。

(2)鹽水層封存

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鹽水層封存則是利用在海域深約一公里以上,富含鹽水的地層,這樣的地層上方會有更厚密度也更紮實的阻滯層與蓋層避免氣體外洩[12]。而鹽水層側向雖然開放而沒有像「背斜」構造那樣的封閉,但二氧化碳側向移棲10公里也需要數萬年左右的時間[13]。若能妥善開發能封存二氧化碳數千年以上的岩層,也就能解決本世紀即將面對的氣候變遷難題了。

台灣目前正在評估中的可行地點,則有桃園觀音的桃科園區以及彰濱工業區,是有機會作為未來我國施行鹽水層二氧化碳封存的場域[14]

(3)溶解或礦化封存

在地質封存的過程中,除了將氣體保留在地層中,極少比例的二氧化碳在地層內也能溶於原油、水,或是跟鈣、鎂、鉀等離子反應而礦化成更安定的化合物,也可作為一種長久封存於地底下的方式[15]

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地質二氧化碳封存的方式
地質二氧化碳封存的方式: 1. 枯竭油氣礦, 2.提高石油採收率, 3. 鹽水層封存, 4. 無法開採的深煤層, 5. 回收煤層天然氣 6. 其他可行方式(玄武岩、油頁岩、地層內空腔) IPCC Special Report on Carbon dioxide Capture and Storage, 2005

好處都你在說,那大家到底在怕什麼?

儘管碳封存這項技術在國內外已累積了相當的學理研究與商轉經驗,但對國內民眾來說,近年來接觸到的相關資訊似乎沒那麼令人安心。例如蘋果日報曾推出一系列報導,引述了幾位專家和環團意見,認為地震與斷層活動會造成二氧化碳外洩,而可能導致窒息、環境汙染與生態危機,並以西非喀麥隆的二氧化碳噴發災害為例,造成1700人窒息與「燒死」[16][17][18];在全國能源會議的討論,也有學者與政治人物對碳封存持有相當疑慮,認為台灣的地震狀況與海底火山的分布,並不利於碳封存的發展[19]

這些爭議與疑慮,大致上可以聚焦於四個面向來一一釐清:

1. 地震會讓碳封存外洩嗎?

Q17

在報導與許多議題討論的場合,許多人會擔心這種「用大地作為氣體容器」的方式,也會在地震發生時,讓容器破損,封存失效。然而,如果從台灣過去的油氣資源運用來看,我們陸地上天然氣的原始可採蘊藏量為543億立方公尺[20],經過過去五十多年來的開採,截至2014年,大約還有62.29億立方公尺的蘊藏量[21]。這些天然氣礦經歷了百萬年來的地殼變動,承受了相當多次以千百年為約略周期的大地震但仍保有氣體蘊藏的能力,如九二一大地震也主要影響在地表的破壞變形而並未影響地下數千公尺的油氣構造,這代表我們仍可以利用地震帶內的地質封閉構造來達到碳封存的目的。

2. 碳封存會造成地震嗎?

Q18

2005年IPCC針對CCS的特別報告中就有提到碳封存可能會引發小規模地震。2012年我國知名地震學家中央地科馬國鳳教授的研究指出,地底裂縫里的高壓水體會誘發極微小的地震[22];同年,美國學者Zoback的研究也認為碳封存有很高的機會引發小規模地震而導致二氧化碳外洩[23]。綜上所述,碳封存技術確實有可能引發小規模地震,這也取決於碳封存場址的選址條件與儲存強度。美國能源部的國家能源技術實驗室指出,目前尚未觀察到已商轉的碳封存廠址引發地震,但在碳封存廠址的選址、設計和運作上也需要特別關注以確保不會引發地震[24]。在國內的部分,由中央、成大、中正大學針對國內碳封存場址的聯合團隊的研究成果亦表明台灣無論在地域構造或濱海鹽水層都極具二氧化碳封存潛能[25];中央地科系的團隊針對永和山的先導試驗模擬成果也認為,在該地點適當地灌注二氧化碳不致造成斷層重新活動[26]

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3. 有什麼狀況會發生外洩,如何避免?

雖然相關研究者多主張在在完整的地質調查、合宜的灌注作業前提下,可確保地質碳封存的安全可靠,但仍有可能在灌注時監測到調查期間未查明的地層破碎帶,或是灌注作業中,二氧化碳從灌注井口溢出。這時需除了仰賴持續監測作業,以確保灌注井一帶員工與居民的安全,也能即時採取封閉作業。而在彰濱工業區的鹽水層封存,更利用了台灣海峽下方的沉積岩地層,因台灣山脈的重壓而使地層在海峽一端傾斜揚升了一到五度,這讓封存後的二氧化碳會往海峽方向移棲更遠離人類活動地區,雖然增加操作成本,但安全性卻能提升。

4. 如果發生外洩?西非喀麥隆的殺人湖是怎麼一回事?

Q21

在提到碳封存的消息時,近年一個常被各媒體提到的災害,則是1986年時,位於西非喀麥隆的尼奧斯湖(Lake Nyos)瞬間噴發了大量的二氧化碳導致當地居民與牲口的大量死亡。1987年,Kling等人的調查結果指出,這個湖泊其實是一個酸性火山口,由於湖底平面深達208公尺且水流平靜,大量的二氧化碳自火山深處慢慢釋放到湖底,再加上湖底溫度較低壓力較高,對二氧化碳的溶解度較高,溶解了二氧化碳的湖水密度也較大,更不易對流擴散到湖面,最終使湖底自然封存大量的二氧化碳。又可能因山崩、洪水等未知原因,導致封存於湖底的二氧化碳因湖水大量擾動使溶解度銳減而大量溢出。估計釋放了至少9億立方公尺的二氧化碳,又聚集在尼奧斯湖所處於盆地內,最終造成1700人窒息而死[27]

用這樣的案例來與地質封存類比其實相當不洽當,地質封存是將二氧化碳存於岩層之中,且有上千公尺的緻密岩層作為蓋層。這些岩層並不會像湖水般會被大幅度的擾動而失去覆蓋效果,導致瞬間大規模噴發;選址時再特別考量前文提到的地層走向,更能讓二氧化碳在移棲外洩時,離人口居住地更遠。

雖然說,國內外已經也相當多以確保人類安全為目標的研究。但關於地質碳封存的生態影響卻鮮少被提及,以較相關的研究來說,有科學家將少量二氧化碳注射到近地表的土壤中,以模擬碳封存洩漏的影響。發現會造成微生物物種與生理的改變,且影響了多種土壤養分代謝[28]。另一種研究方式則是以地底下有自然二氧化碳噴出的樣點,以研究長期存在二氧化碳的環境,發現這種環境下的菌種自然變得偏厭氧和偏酸,土壤的養分循環也與一般環境不同[29]。然而,這些變因仍遠小於其他環境變因的影響(如季節),是否對生態有重大影響尚缺乏較具規模的量化研究。

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回想一下我們所面臨的困境,在未來的幾十年內,人類恐怕還是很難脫離油氣資源的使用,然而氣候變遷又已然是個「現在」就要開始著手解決的難題。相較起再生能源與提升能源效率這些減碳的辦法,碳封存這樣的技術與概念的確不太直觀也令人陌生,而相應的環境開發與技術研發也仰賴相當門檻的資金與優秀人才投入。我們確實應該要更審慎地面對這項技術的研發與封存選址的安全考量。這需要仰賴開放的資訊揭露、嚴謹的環境評估,以及決策者、技術者和在地民眾的充分討論與審議。而非任由過多不洽當的類比與未了解事實全貌的論斷佔據了議題討論的空間。希望隨著資訊的釐清,我們的社會能開始負責地討論這「自己的排碳自己存」的重要減碳技術,而對地球環境的永續盡一份心力。

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參考文獻:

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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 ・3286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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114年度廣電媒體專業素養培訓課程全臺巡迴圓滿落幕,攜手產業共築優質閱聽環境
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/12/18 ・1258字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國家通訊傳播委員會(下稱NCC)秉持健全廣電產業生態、提升從業人員專業素養為目的,今(114)年持續推動「廣電媒體專業素養」培訓課程,期促使業者產製優質節目並傳遞正確資訊。本年度培訓9月於花蓮啟動,10月相繼在臺中、高雄舉行,最後11月於臺北,完成北中南東全台巡迴,使專業學習資源深入各地,協助業者強化內容製播品質,進而營造令民眾信賴的媒體環境。 

圖1. 國家通訊傳播委員會陳崇樹代理主任委員致詞 

四場巡迴、七大課程主題 累計逾900位媒體人參與培訓 

本培訓活動已邁入第17年,持續受到業者肯定。本年度計有近300家廣電媒體業者報名,累計逾900位新聞、節目及相關從業人員共襄盛舉,展現產官學界共同提升媒體環境的努力。 

本年度課程於北、中、南、東4大場次呈現,涵蓋7大主題,包括「廣電事業營運發展/管理」、「性別平權」、「權益維護」、「多元文化」、「內容自律」、「落實事實查證及公平原則」,以及「法規宣導」等。課程自產業營運趨勢切入,帶領學員掌握廣電環境變化及AI技術發展可能帶來的影響;另透過性別平權、身心障礙者權益保障、消除種族歧視、兒少與自殺防治、隱私/個資保護與被害人權益、消費者保護與節目廣告化等議題,結合國際人權公約、法律架構及實務案例,使廣電媒體從業人員從不同面向去瞭解社會脈動、人權議題及多元文化,提升其對營運面及內容面相關法令之熟悉度,並增進其內容製播的深度與正確性。 

此外,活動也安排事實查核工具操作與案例解析,協助新聞工作者強化查證能力,並透過法規說明與裁罰案例分享,使業者更能掌握事實查證與相關自律規範,有效遏阻假訊息流通,進而提升新聞節目品質。 

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圖2. 集仕多股份有限公司梁哲瑋總經理分享「電視事業營運發展─AI技術於廣電媒體運用趨勢與運用倫理」  
圖3. 台灣障礙女性平權連線余秀芷理事分享「身心障礙者權益保障」議題 

課程內容專業多元 學員肯定實際助益 

本年度的專業訓練課程講師橫跨產業、學術界與非營利組織,分享多元視角、法律知識或豐富經驗。課堂中互動熱烈,與會學員積極就實務層面與講師交流。多數學員表示「培訓內容貼合實際面臨情形」、「課程探討議題多元」、「議題廣且內容豐富」、「講者專業度高」,肯定培訓對於專業成長上的助益等。 

面對廣電媒體環境快速變遷,NCC作為主管機關,將持續扮演產業夥伴角色,提供多元且前瞻的課程資源,與業者共同精進,攜手打造更優質、可信賴的視聽環境! 

(本活動由國家通訊傳播委員會委託深得行銷股份有限公司辦理) 

圖4. 國立臺灣海洋大學 共同教育中心博雅教育組許文宜助理教授 分享「從廣播/電視節目探討內容自律機制」議題 
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白天放水、晚上抽水:日月潭如何從「超級發電機」進化成臺灣最大的「儲能電池」?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/10/17 ・8938字 ・閱讀時間約 18 分鐘

本文轉載自電業文物典藏網

  • 作者:簡佑丞(國立臺北大學民俗藝術與文化資產研究所)

編按:濁水溪流域內水力發電設施眾多,這些發電設施從屬於不同的水力發電體系。若按照建設時序,將這些設施切分開來單獨檢視,難免見樹不見林。因此,本文的前半部分,著重介紹濁水溪流域三個水力發電體系的建設歷程。其一,為戰前的日月潭水力發電系統。其二,為戰後的明湖、明潭抽蓄水力發電系統(兩者各自獨立,但以日月潭水庫為中心相疊合)。其三,為最初與電力產業沒有特別關聯的嘉南大圳濁幹線濁水水力發電所。後半部分則以流域路徑走讀方式,從下游往上游前進,並選取途中的重要標的設施進行導覽。

為了幫助讀者理解日月潭周邊水力發電系統的複雜性,本文製作了濁水溪流域水力發電體系圖,標示出三個獨立的水力發電系統,希望幫助讀者從較廣遠的歷史視角出發,認識濁水溪流域內各水力發電系統的形成脈絡。

一、導讀

位於臺灣中部的濁水溪為全臺最長的河川,其豐沛的水資源,自古以來即是兩岸居民賴以為生的重要命(水)脈。到了日治時期,河川水資源的利用不再侷限於傳統的農業水利灌溉,藉由水量與水位落差轉換為電能的近代水力發電系統始由殖民政府引入臺灣,並以臺北近郊的新店溪流域作為水力發電工程的試行場域,興建了龜山、小粗坑水力發電廠,爾後又陸續加入新龜山與烏來水力發電廠,最終形成以新店溪流域為核心的水力發電系統群。另一方面,臺灣總督府也在自身推動興建的農田水利灌溉設施當中,選擇了中、南部三條水位落差較大的灌溉圳路興建竹仔門、后里與土壟灣水力發電廠,逐步建立並擴大臺灣的水力發電體系。

不過,前述的水力發電廠都屬於小規模、川流式的水力發電設施。到了1920、30年代,隨著水資源利用方式的轉變以及大壩技術的發展,以大規模水庫(群)系統為核心,統合運用、控制整條河川流域水力資源的電業發展思潮,逐漸成為當時的國際主流。而臺灣第一個依此模式規劃並實現的,便是濁水溪流域的日月潭水力發電建設工程,其在臺灣的近代電業發展史中具有劃時代的意義與價值。如今,這個以日月潭水庫為核心,利用濁水溪流域水資源的大規模系統性水力發電設施,自完工起算已超過九十年,依然完整保存並持續運作,不僅是臺灣電力發展歷程的重要見證,也為當前臺灣的電力事業做出相當貢獻。

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這些留存至今、依然系統性串連運作的「活的電力產業文化資產」,亦正好組構、串接成為一完整的「電業文化路徑」。因此,筆者期望透過本文帶領讀者分別從電業系統(文化路徑)形成的歷史發展脈絡,並且實地沿著濁水溪流域,自下而上循著各個可及的系統性建築、構造物設施所構成的「產業文化路徑」兩種視角,一起來「走讀」由日月潭水力發電系統設施為核心的濁水溪電業文化路徑。

二、臺灣近代大規模水電系統的開端:日月潭為核心的濁水溪流域水電體系

① 從天然湖泊到人工水庫的水力發電計畫

日治初期,臺灣總督府於全臺各地興建多座水力發電設施,讓臺灣的電力使用日漸普及。隨著民生與產業用電需求增加,並考量將來各種建設的持續擴展,殖民政府於1916年起展開全臺水力發電資源開發調查,發現濁水溪流域上游豐沛的水資源極具水力發電價值。3年後,一個以日月潭為核心,並利用濁水溪為發電水源的大規模離槽水庫式水力發電興建計畫被規畫完成。

該計畫將原本的高山天然湖泊日月潭修建為可蓄存大量發電用水的人工水庫,透過總長超過15公里的導水路,穿越重山峻嶺將濁水溪上游溪水引入日月潭蓄水,再以水壓隧道與壓力鋼管,將水引流而下至濁水溪支流水里溪河谷的日月潭第一發電所(今大觀發電廠),利用其高水位落差發電。高達10萬瓩(kW)的發電量足可供應當時全臺用電需求外,還可餘留大量備載電力供額外使用。

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日月潭水力發電工事計畫全區段面與平面圖。資料來源:日月潭水力電氣工事と其現況,土木建築工事畫報,昭和8年8月號(1934.8)

② 台電的前身──臺灣電力株式會社的設立

由於該發電建設計畫規模與經費過於龐大,臺灣總督府一改過去由官方投入資金主導工程興建與經營的想法,改採政府與民間共同集資入股、成立半官半民營的「臺灣電力株式會社」,主導日月潭水力發電工程的實施,以及完工後的電力事業經營。此後,這個具官方主導色彩的電力會社,成為臺灣電力事業建設與經營發展的主角。戰後,繼承臺灣電力會社的「台灣電力公司」,亦屬國家政策導向的國營企業,肩負臺灣的電力事業發展與經營,直到今日。

③ 工程建設的頓挫與再興

日月潭水力發電建設工程於1919年開工後不久,即受到第一次世界大戰影響導致工程費暴增,加上濁水溪水源的高含沙量、日月潭水社壩的複拱型水壩設計可能發生的技術安全問題、以及關東大震災等影響,不得不於1926年中止施工。

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停工後,臺灣電力株式會社邀請美國Stone&Webster公司的工程專家來臺評估並提供工程可行性建議,隨後聘請專精事業經營的松木幹一郎任新社長、以及具水力發電泥沙防治經驗的新井榮吉擔任建設部長。同時,重新修改財務規劃,包含將取水口位置改至武界之工程設計修正後,於1931年重啟建設,最終於1934年完工運作,為當時亞洲規模第一、世界第七大的水力發電設施。

④ 日月潭水力發電系統設施體系的成形

根據日月潭水力發電系統的整體計畫,自濁水溪上游導水至日月潭蓄水,再向下引流至第一發電所發電的第一期工程完成後,尚規劃興建兩座發電廠。其一是利用第一發電所發電後尾水,由導水路引至更下游的日月潭第二發電所(今明潭發電廠鉅工分廠),其二是利用第二發電所尾水發電的第三發電所(最終並未興建)。同時亦規劃在武界取水口往濁水溪更上游的霧社興建霧社水庫,除與日月潭共同調配濁水溪流域的水資源,也透過導水路引水供霧社第一、二發電所與萬大發電所發電使用。可謂以日月潭與霧社水庫兩水庫為核心,利用濁水溪流域的水力資源串聯形成系統性水力發電設施群的規劃。

以日月潭為核心的濁水溪流域水力發電設施系統圖

可惜該後續計畫除第二發電所與萬大發電所分別於1937年及1943年完工運作外,霧社水庫工程因太平洋戰爭日趨激烈而被迫中止。直到戰後,台灣電力公司在美國墾務局協助下於1957年重新完成霧社水庫的建設。至此,以日月潭與霧社水庫為中心的濁水溪流域水力發電系統設施體系終於完整成形。

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⑤ 日月潭成為雙重「心臟」:明湖、明潭抽蓄水力發電廠

到了1970年代,為解決臺灣日益遽增的日間尖峰用電負載問題,台灣電力公司接受德國與瑞士顧問公司建議,於1981至1985年間,進行以日月潭為核心的明湖抽蓄水力發電建設。該計畫以日月潭作為發電水源調整池(上池),將日間發電後儲存於水里溪下游明湖水庫(下池)的尾水,利用夜間多餘電力抽回日月潭中待下次發電使用。

之後,台灣電力公司再於1987至1995年間進行亞洲最大、世界第四的明潭抽蓄水力發電工程。這一建設計畫以日月潭為上池、明潭水庫為下池。該計畫以日月潭為「心臟」,分別串聯戰前的日月潭、霧社水力發電系統,以及戰後的明湖與明潭抽蓄水力發電系統,構成一雙重、立體疊合的水力發電體系,亦可謂臺灣電力文化資產在繼承與開創的基礎上可持續性運作的最佳典範。

抽蓄水力發電系統示意圖。資料來源:日月潭抽蓄發電成典範光輝歷史風華再續,台電月刊690期(2020.6)

⑥ 濁水溪中下游的平地水力發電廠:濁水(烏塗)發電廠

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另一方面,與日月潭水力發電建設同步進行、並稱日治中後期全臺兩大水利建設計畫的嘉南大圳水利灌溉工程,雖位處南臺灣,卻與中部的濁水溪流域有著密切關連。以臺南曾文溪為主要水源的嘉南大圳烏山頭水庫,僅足夠供應臺南與嘉義的灌溉用水。因此,為確保位於嘉南大圳灌溉區內的雲林也能獲得足夠的水資源,該計畫的設計者八田與一遂將目光轉向濁水溪水資源,於濁水溪中下游左岸的雲林林內設置濁幹線取水口,擷取濁水溪水灌溉雲林地區。

除此之外,為能提供遠在臺南的烏山頭水庫施工機械用電力,尚在嘉南大圳濁幹線林內取水口導水路上興建「濁水水力發電所」。其發電方式與一般川流式水力發電所利用地勢水位落差、以壓力鋼管之水力帶動水輪機的方法不同。位於中下游平原區的濁水發電所利用導水路的低水位落差,直接以豎井之水力帶動橫軸水輪機發電,為全臺唯一的平地川流式水力發電所。相較於濁水溪上游的日月潭水力發電工程,濁水水力發電所不論建設目的、運作體系與歷史脈絡都不盡相同,但也因為該電廠的完成,建構了濁水溪流域由下游到上游的完整水力發電系統群。

三、循著濁水溪「電業文化路徑」探訪「活的」臺灣電力文化資產

在「走讀」由歷史發展歷程、脈絡以及流域整體的水力發電運作體系所形成、建構的濁水溪電業文化路徑後,讓我們換個方式,透過地圖、沿著濁水溪流域由下而上,依序實地探訪系統性串聯、組構成的濁水溪水力發電體系之各主要建築物、構造物設施。

事實上,一個體系化之水力發電系統群的形成(構成)與整體河川流域的水資源運用密不可分。其系統性的運作方式通常於河川流域上游設置水資源取水、導水與蓄水(水庫)等「水資源設施」,並在其下游處(相對海拔較低處)設置「水力發電設施(群)」(發電廠),利用水位落差進行發電,發電後的尾水又供更下游的發電廠發電,流域水力資源的持續循環利用,建構了以河川流域為核心的完整水力發電系統群,也形成了以河川流域為中心的電業文化路徑。濁水溪電業文化路徑亦是如此,因此接下來跟著筆者的腳步以溯源的方式,由濁水溪中下游的「水力發電設施(群)」,一路上溯至發電體系源頭的「水資源設施」。

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日月潭水力發電設施群

■水力發電廠設施(群)

① 烏塗電廠──新舊並存的水力電廠

沿著濁水溪左岸至流域下游與中游分界點的雲林縣林內鄉烏塗村,靠近農水署雲林管理處農田水利文物陳列館與嘉南大圳濁幹線八卦池不遠處,即可看見一座單面斜屋頂造型的紅色建築物。這是於1922年建成、原作為嘉南大圳烏山頭水庫大壩施工機械用電的烏塗水力發電廠(舊稱濁水水力發電所)。該電廠建築在設計之初為順應濁幹線導水路堤防,並與其共構,才會有此造型特殊的斜面屋頂設計。磚造結構的建物,整體外觀兼具歷史與現代主義的折衷樣式,特別是下半部帶有古典風格的拱型長窗,以及上半部具早期現代主義幾何造型的圓窗,讓強調功能性設計的電廠建築顯現出獨特趣味。其內部設置的三臺水力發電機組則是日本京都奧村電機製作的產品。

烏塗電廠在嘉南大圳完工後轉讓予臺灣電力會社,戰後由台電公司繼承,並改供斗六糖廠製糖產業用電。1999年,921震災造成廠房內外多處裂縫,雖經修補,但古舊建築的耐震度已出現疑慮。2004年,該電廠被雲林縣政府指定為縣定古蹟後,隔年便停止運轉除役,未來擬修復活化為水力發電博物館。與此同時,台灣電力公司於2003年起在烏塗電廠左側另建仿舊電廠建築意象的新電廠,並利用原有發電所的前池(水壓槽)與沉砂池設備,以集集攔河堰南幹渠的水源取水發電。如此新舊發電廠並存的方式,不僅繼續維持水力發電與農業灌溉的水資源運用外,也保存了具歷史、技術價值與意義的電力文化資產。同時也成為一個展現水利文化資產系統性、整體性、脈絡性與永續性價值的範例。

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烏塗電廠(舊濁水水力發電所)現況。資料來源:筆者拍攝
烏塗電廠(舊濁水水力發電所)完工舊照。資料來源:嘉南大圳工事寫真帖(1922)
烏塗電廠(舊濁水水力發電所)內部發電機組舊照。資料來源:嘉南大圳工事寫真帖(1922)

② 鉅工電廠與明潭水庫(明潭發電廠)

離開烏塗電廠後,繼續沿著濁水溪流域往中、上游河谷前行,經過南投縣的集集小鎮後便抵達水里。從集集線水里車站向濁水溪對岸望去,便可看到黃褐色外觀的長方體建築,其後還有從山頂冒出的兩根醒目長條型大水管,一路貼著山坡向下延伸至建物身後。這棟背後連著兩條綠色大水管的建築就是日月潭第二發電所(即鉅工電廠前身)。該電廠利用身後的兩根巨型水管將第一發電所發電後排出的尾水,經銃櫃壩蓄水調整後透過高低落差引入廠內的發電機組發電,發電後的尾水再排入濁水溪支流水里溪中。

鉅工電廠建築於二戰末期,曾因美軍大規模空襲而遭受嚴重破壞。戰後,台灣電力公司將之修復,才恢復昔日樣貌。1946年10月,當時的總統蔣中正偕夫人蔣宋美齡女士前來視察日月潭水力發電系統設施的復原狀況,該電廠由蔣宋美齡女士親題「鉅工」,從而由戰前的第二發電所改為今日所稱之鉅工電廠。當時作為第二發電所調整池的鋼筋混凝土拱重力壩──銃櫃壩施工時,需要製冰設備冷卻混凝土,1937年銃櫃壩完工後,便將此冷卻設備轉為生產枝仔冰,作為職工福利的一部分,並且逐漸成為有名的台電「二坪枝仔冰」。

由鉅工電廠循著水里溪溯源而上,便抵達林業製材聚落──車埕。來到此地,大家的關注焦點應該都是車埕老街,以及由舊大雪山林業公司製材工廠修復活化的車埕木業展示館吧!不過,在參觀的同時,大家很難忽略矗立在展示館旁舊儲木池前方有如混凝土巨牆的龐然大物。這座龐然大物即為明潭水庫的下池壩,而水壩旁隱身在山壁內部的便是排名世界前十大的明潭抽蓄水力發電廠。該電廠是將山壁挖空,利用其內部空間設置的地下電廠,故從外觀無法窺見其全貌。當白天用電尖峰時,便自海拔較高的日月潭引水至海拔較低的明潭發電廠發電,並將發電後尾水匯入明潭水庫儲存,等到夜間用電量較小時,再利用夜間剩餘電力將明潭水庫的水抽回日月潭繼續循環利用發電,這就是抽蓄發電的原理。也因此,大家可能會發現為什麼有時候白天和晚上的日月潭水位落差如此之大,就是因為電廠正在進行抽蓄發電呢!

日月潭第二發電所(鉅工電廠)全景舊照。資料來源:維基百科,原始資料:臺灣日日新報(1937.8.26)
鉅工電廠現況。資料來源:筆者拍攝(2023)
車埕聚落、明潭下池壩與明潭水庫空照全景。資料來源:台電綠網網站

③ 大觀發電廠與明湖水庫(大觀二廠)

從車埕繼續沿著濁水溪流域支流水里溪而上,就可抵達前身為日月潭第一發電所的大觀電廠。該電廠可謂戰前日月潭水力發電系統的核心發電設施,日月潭儲蓄的湖水便是經由其主建築背後連著的五根巨大鋼管引流自電廠內發電,瓩最大可產生10萬(kW)的電力,當時可供應全臺所需電力外還綽綽有餘。不過,該電廠和前述的鉅工電廠相同,在二戰末期遭到美軍大規模的空襲而損壞嚴重,戰後經台電公司積極修復後才終於恢復昔日樣貌,並在1946年10月由前來視察的總統蔣中正改命名為「大觀發電廠」。完工已逾九十年的今日,大觀電廠與鉅工電廠依舊持續運作,共同肩負起臺灣電力供給的使命。

而在大觀電廠右側不遠處聳立的巨大鋼筋混凝土大壩則是明湖水庫,水庫旁山壁內部便是明湖抽蓄水力發電廠(現稱大觀二廠)。和前述的明潭電廠一樣,明湖電廠也是設置於挖空山體內部的地下抽蓄式水力電廠,而且還是全臺抽蓄式水力電廠的始祖。當初委由德國與瑞士的顧問公司協助規劃設計,並由榮工處負責工程施工。由於明湖電廠的成功經驗,讓臺灣得以在此基礎上接續完成當時亞洲規模最大的明潭抽蓄水力發電廠。

日月潭第一發電所(大觀發電廠)完工舊照。資料來源:日月潭水力電氣工事と其現況,土木建築工事畫報,昭和8年8月號(1934.8)
大觀發電廠現況。資料來源:筆者拍攝(2023)
明湖水庫現況全景,右前方即為大觀發電廠。資料來源:台電公司大觀發電廠

■發電水庫(水資源)設施

④ 日月潭的地標──水社壩與工程殉難紀念碑

自明湖水庫沿著131縣道經過南投縣魚池鄉後便進入知名的日月潭風景區。順著臺21線往右,映入眼簾的是設立在湖岸、刻有日月潭三個大字的石碑。石碑後盡是開闊的湖面與設有木棧道的斜坡草地,為一覽日月潭湖光山色的最佳地點。不過,大家所站立的這片視野絕佳之斜坡草地,其實是人為築造的土石壩體──水社壩。原本該處為日月潭水源向外溢流的水社溪谷,當時臺灣電力株式會社為利用日月潭作為蓄留更多發電用水資源的水庫,遂規劃於此興建水社壩,以便提高日月潭的水位,儲蓄更多引自濁水溪上游的水源。

事實上,原先水社壩採用1920年代流行於美國西部的RC重力式複拱壩型式設計,但後來因工程技術與耐震問題而放棄,改採用土石壩興建而成為今日所見與大地、自然調和的景觀樣貌。在水社壩底端一側,尚有當時承包日月潭水力發電工程的「鐵道工業株式會社」,為紀念從1931年日月潭水力發電工程開工到1934年完工期間,因故殉職的臺籍職工而設立之「殉難碑」。透過紀念碑後刻記的多位殉職人員姓名與詳細資訊,讓人遙想當年建設工程之浩大與艱辛。

接近完工的水社壩舊照。資料來源:日月潭發電事業ノ大要(1934)
水社壩現況。資料來源:筆者拍攝(2023)

⑤ 鷹眼天井奇景之謎──溢流井

在水社壩一側、日月潭碑石附近的湖岸邊,可以看到一座突出於湖水中的奇特圓塔狀構造物。事實上該構造物從上空俯瞰空拍而呈現有如鷹眼天井的謎樣奇景,還曾被各大新聞媒體報導一番。其實這座造型奇特的謎樣構造物是日月潭的溢流井,當日月潭水位過高時,為了不讓湖水越過水社壩頂而恐造成水壩潰決崩塌,便須透過溢流井將過多的水排除。我們可以試想有如一個洗臉盆(或洗手槽),當洗臉盆的水位過高時可透過上方的溢流孔將水排除以避免盆內的水溢流,日月潭的溢流井就猶如洗臉盆的溢流孔功能,是保護日月潭水庫安全不可或缺的重要角色。

接近完工的日月潭溢流井舊照。資料來源:日月潭發電事業ノ大要(1934)
日月潭溢流井現況。資料來源:筆者拍攝(2023)

⑥ 引濁水溪水入日月潭的關鍵──武界壩

最後則是遠離日月潭,上溯濁水溪流域上游的仁愛鄉武界部落,從部落隔著濁水溪對岸往上不遠處,即是戰前日月潭水力發電建設的重要設施──武界壩。由於最初的日月潭為一水位不深的天然湖泊,其水量不足以供給水力發電用水之需,因此當時的臺灣電力株式會社便計畫於濁水溪上游興建一座攔水壩,利用濁水溪上游豐沛的水資源,將溪水透過導水隧道穿越重山峻嶺後引入日月潭蓄存足夠的發電水量。原先選定的地點為姊妹之原,爾後因考量濁水溪含沙量高,該處河道地形空間不足以長時間容納泥沙的沉澱量,最終改以武界作為水壩的建設地點。

武界壩興建當時,負責現場工程的鹿島組(今日本鹿島建設公司)為克服崎嶇地形限制導致水壩結構混凝土灌漿施工的難題,負責的工程師便發揮創意,在武界壩所在兩側峽谷壁上架設吊橋,利用吊橋與懸吊在其上的輸送管線將已預拌好之混凝土運送到指定位置,從上沿著輸送管澆灌至下面壩體之預定位置,如此作法大大增加施工的效率,使武界壩能順利興建完成。時至今日,武界壩仍然堅守攔蓄濁水溪上游水資源,並將溪水引入日月潭的重責大任!

混凝土澆置施工中的武界壩舊照(左)。資料來源:台灣の水利(1933)
剛完工的武界壩舊照(右)。資料來源:日月潭發電事業ノ大要(1934)
武界壩現況。資料來源:台灣電力公司提供

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