自然科學-太陽能

圖說：筆者家中的太陽能與風力發電裝置

文/許志銘

自從福島核電廠發生核災後，再一次喚起人們對發電方式安全的重視，然而當發電成本與經濟發展掛勾，核能發電的去留便成為爭論不休的議題，但我們真的只能站在電力消費的一方，去抗議核四廠興建嗎？答案是-當然不!

在國外，荷蘭一家本地公司Windcentrale發起了再生能源的集資行動，試圖拓展風力發電機的股份所有制；截至目前為止，荷蘭共有1,700戶、7,000位居民加入持股計畫。在短短13個小時內，籌資金額達到1,759,550美元，民眾成為2兆瓦風力裝置容量的股東。6,648個股份以每股271美元的價格賣出，其中包含風力發電機成本以及未來12年的電力費用。每股價值相當於1年500kWh的電力費用，荷蘭家戶年平均電力用量為3,500kWh，股東每年須繳納31美元發電機維護費用廠商亦提供app程式，方便用戶隨時查詢風速與電力產量等資訊。 Windcentrale公司創始人HarmReitsma表示：「越來越多的人希望參與電力生產過程，安裝太陽發電板不再是達成此目標的唯一選項。風力發電機的持股計畫讓每位在偏遠地區的民眾都有機會享受再生電力服務，並能生產屬於自己的清潔電力。」

世界各地再生能源的發展中，大部份歐洲國家發展太陽能發電的條件並不如台灣好，但家戶安裝太陽能板的比例卻高於我們，會有如此結果一方面是政府長期補貼政策的效果，另一方面也是政府與民眾決心排除對於核電的倚賴；如德國與丹麥政府也大力發展風力發電與智慧型電網，民間甚至集資投資與設置綠色發電設施。在台灣，澎湖縣政府也發起集資風力發電的策略，但目前大型風力發電必須面對巨額的初期成本投入與回收的時間過長等問題，且後續維護成本與噪音汙染亦是不容小覷的問題，所以對於太陽能與風力發電地點與使用效益，需要多方環境與發展評估，選擇適合當地的設置。

選對發電方式，省錢做環保

市面上太陽能發電設施，在設置上主要分為太陽能板(發電主體)及電力存放系統兩區塊，發電主體主要以矽晶太陽能板為主，又分為多晶與單晶太陽能板，其因為良率問題於製作完成後會進行測試分級，可分為A級及B級品；級別間有不小的價差，如個人在家戶中自行組裝，建議可購買B級品太陽能板，但要找信譽好的廠商，才能避免買到發電功率太差的產品。

而電力的存放系統，是發電系統的另一個核心設備，可分為獨立型與併聯型系統；獨立型系統可以產生直流電直接使用，加上蓄電池(儲電設備)便可適用於電力供應不方便的地區，缺點是要穩定供應電力必須加裝多組蓄電池，才能穩定夜間供應電力。併聯型系統則可與台電供電系統合併，並可跟台電以簽訂契約方式，將電力販售給台電，但因申請程序及規範複雜，所以市面上有契約合作廠商可以協助申請，但目前廠商會考量各地區太陽能發電效益，多選擇與中南部地區進行合作。另一種方式則是自行組裝併聯式發電系統，也是本文所要分享在家自行設置發電設施過程與心得。

自行組裝併聯式發電系統，首先必須考量家中對於發電的需求有以下的考量：

1、發電容量：因為法規限制，以每小時不超過2千瓦為最大功率為佳。

2、建築類型：居住透天住家較適合安裝發電系統，可避免因公寓大樓安全法規與產權問題衍生困擾。

3、生活模式：因為現代生活模式白天大多無人在家，選擇使用太陽能板直接併聯市電，可考量以1千瓦的發電功率最符合經濟效益，提供如冰箱與洗衣機等低耗電電器使用，且要配合太陽能發電高峰約上午八點到下午三點的時間，才能發揮節電效果。因此如要發揮太陽能發電最大功效，用電習慣也需配合發電進行調整，盡量在白天使用電力，但若經常使用耗電過大的電器，或夜間長時間用電，省電的效益無法呈現。

輕鬆組裝，簡單上路

首先介紹太陽能發電設施，以筆者裝置經驗，初期設置可選購市面上約230瓦功率的太陽能板4塊、專用電線2組與市電併聯器等設備；在裝置太陽能板時，有以下幾點經驗分享：

1、在購置太陽能板，電線接頭可請廠商在出貨時，將電線接好正負極接頭，減少裝接時出錯。

2、電線距離家用插座以不超過10米，為最小電力損耗的方式，並避免使用延長線連接太陽能發電系統，減少電力耗損及用電危險。

3、固定太陽能板有專用固定鋁片及腳架，可一併與廠商購買，後續裝設可自行以鐵工安裝，但需注意防颱強度，避免強風造成設施損害。

4、太陽能板設置的角度決定太陽能板的發電效率，商業發電模式已有隨太陽角度自動調整之腳架，但費用昂貴不適合自行組裝，因此確認太陽在季節不同時角度差異，亦可發揮較佳的發電效率。

在裝設步驟，首先將太陽能專用電線依照太陽能板上的正負極逐步接好，將另一端接到市電併聯器後，再接到家中的110伏特插座便告完成。市電併聯器又稱逆變器，是將發電的直流電轉為交流電的設備，簡便型的併聯器是完全將自行發電的電力輸入到家中用電，另有半自動設施可設定輸出功率，並可增購蓄電池提高發電與供電穩定度，延長機器壽命；簡易併聯式太陽能發電系統組裝適合家戶自行組裝，維護也不困難，有興趣朋友可按照上面步驟完成自家發電設施。

小型風力發電機發電效率較太陽能發電設備效益低，但對於風力充足的地方(4級風以上)，如：新竹及西部沿海地區，則可發揮24小時發電優點，但需注意風機共振噪音問題，且風機設置需高於建築物6米，周遭不能有障礙物阻擋，才能發揮發電效率；另外風力發電輸出為三相電流後需轉為直流電使用，且須考慮風速忽快忽慢的問題，因此需要有一控制器裝置轉換電力接到蓄電池穩壓後，再接到市電併聯器與家中電力裝至連結，在自行安裝上較太陽能裝置複雜，需多加注意。

省電環保也需留意安裝經濟考量

在裝置費用上，目前B級品太陽能板230瓦每片約4500元，市電併聯器從簡便型到可以半自動控制功能之設備，依功能從3千元到1萬多元的價差，需留意太陽能板並聯接至市電併聯器；在功率上，市電併聯器輸出功率要高於太陽能板輸入的功率，才能避免市電併聯器負載過高而發生危險。而蓄電池建議可購買2顆12伏特深循環電池，串聯為24伏特電壓後接到太陽能板(或風力發電裝置)及市電併聯器等設備。深循環鉛酸電池可購買電子公司淘汰的二手電池，每顆約2千元至3千元，但因電池活化的品質有所差異，需找有信譽的廠商購買。整體而言，以筆者經驗裝置功率約1000瓦之簡易太陽能發電系統約30,000-50,000元，而風力發電則以600瓦風力發電機約20,000元，若能自行購買市面上的風機材料自製，能將費用成本壓低，但風力發電需要考量經濟效益。建議剛開始嘗試自行發電的朋友，可以從太陽能板組裝開始體驗，才能獲得成就感，經濟效益也最高。

過去台灣隨著經濟高速發展，必須大量使用碳排放過高的方式供電，或高昂代價的核能發電，此時正值開發與環保的叉路口，思索台灣的下一步，我們該如何選擇適合的用電，是需要儘快抉擇的問題，慶幸隨著發電科技日新月異的發展，除了選擇更有效率的電器設備外，我們有選擇使用較潔淨與安全的發電權利，開發家戶與社區單位微型電網，將是我們未來可以思考的一條路。

本文摘要:自從福島核電廠發生核災後，再一次喚起人們對發電方式安全的重視.....