潔淨能源是一種在使用過程中不會產生污染的能源。 再生能源,是生生不息、可永續循環

使用的,有太陽能、風力、地熱能、水力能、生質能及海洋能等。國際能源專家皆表示,全

球的鈾及石油資源將在未來的40年內被耗盡,因此從長遠看,再生能源將為人類未來的主導

能源。一般而言,再生能源發電之成本仍高於傳統能源,在傳統發電方式對社會環境影響之

外部成本( External Cost )仍未納入其成本計算時,再生能源在開放市場之競爭力仍屬有限

。為發展此潔淨、不虞匱乏之能源,世界各國多頒訂獎勵措施以反映再生能源之正面社會效

益,使再生能源之投資能獲得合理之利潤,促進再生能源之發展。
 
依經濟部能源局所訂定的再生能源發展目標裝置容量,如下表:
 
發展時程 2004 2008 2010
推廣實績 推廣目標 推廣目標
推廣項目 累計裝置容量
(萬瓩)
裝置容量配比
(%)
累計裝置容量
(萬瓩)
裝置容量配比
(%)
累計裝置容量
(萬瓩)
裝置容量配比
(%)
慣常水力發電 191.1 4.27 208.5 4.31 216.8 4.22
風力發電 1.25 0.02 76.1 1.62 215.9 4.20
太陽光電 0.05 0.00 1.1 0.02 2.1 0.04
地熱發電     0.5 0.01 5.0 0.10
生質能發電 56.2 1.25 64.6 1.34 74.1 1.44
合計 248.6 5.54 350.8 7.30 513.9 10.0

於上表可見2010年之累計裝置容量由2004年248.6萬瓩成長至513.9萬瓩,成長了265.3萬瓩。而風力發電新增裝置容量達215萬瓩即佔了81%之

最大比重,顯見風力發電是達成政府政策之重要指標。

溫 室 效 應

所謂溫室效應,係指大氣層中的溫室氣體,將地球表面如覆蓋在一層玻璃罩(溫室)之下,維持舒適的15度C。 然而增加過量的溫室氣體,

增強了溫室效應,使全球氣溫逐漸升高形成暖化之現象。 溫室氣體主要包括CO2、CH4、CFC11、CFC12、N2O及O3等,其中以CO2為「溫

室效應」的主要成因,其貢獻度高達66%。 二氧化碳問題是最嚴重且目前科技水準最無法有效解決的一種,其生成過量的主要原因係來自

於石化能源的燃燒與利用。 根據權威的氣候變化國際間審查小組(IPCC)預測:於2100年時,全球的溫度將暖化攝氏1~4度。 這將使熱帶地

區的疾病更加擴散、因乾旱及下雨模式的改變導致農業被摧毀、夏季熱浪的死亡人數將增加、增多更嚴重的熱帶風暴。


世界各國為了防止氣候變遷太快,已通過「京都議定書」,對全球的溫室氣體減量達成決議,並於2005年2月16日正式進入執行階段。 而

風力發電就成為先進國家尋找替代石化能源的最佳選擇。 台灣目前是全球單位土地面積耗能最高的國家之一,經濟部能源局曾委託台灣經

濟研究院調查,台灣每減一公噸二氧化碳,成本約八十至九十美元。如果在二○一二年將二氧化碳排放減到一九九○年一點一億公噸的水

準,至少要投入二百一十六億美元。如何積極規劃二氧化碳減量及提升再生能源使用率是我們刻不容緩的超級任務,而加速開發風能是一

個最積極、最符合自然環境同時為後代子孫負責的人道表現。


環 保 & 風 能

根據世界能源委員會(WEC)的預測,到公元二0二0年,所有再生能源對全球能源供給的貢獻率將達20%以上。 IPCC則預測在二0二0年,水

力、太陽能、風能、海洋能及生質能等再生能源將可提供全球約25%的能源。 若按照WEC的研究建議,到公元二0二0年再生能源提供全球

能源需求的30%,則每年可減少約3,600百萬公噸的CO2排放量,約為目前全球每年排放量12,000百萬公噸的30%(OECD/IEA,1997)。 世界風能

協會(GWEC)在2005出版之 Wind Force 12的報告中指出,2020年風力發電將佔全球總電力的12%。 依據國外資料顯示,風力發電每發一度電

將減少約一公斤的CO2 排放,可說是對CO2減量貢獻度非常高的再生能源。由於台灣並非聯合國會員國,無權簽署京都議定書,但是以台

灣二氧化碳排放量高居世界第22名的情況,2005年起將面臨減量壓力,台灣成為下一階段被限制排放對象的可能性極高,甚至將被歐美國

家列為抵制對象。


據BCC公司於2004年8月公佈報告 World Markets for Renewable Energy Systems: A Business Review顯示,2003年全球可再生能源的產值將達

266.4億美金,由2003-2008年間以9.3%年成長率,至2008年達416.2億美金。其中,成長最快速的前三名可再生能源的種類 : 海洋能 (193.1%)、

小型風能 (55.2%)、微型氫能 (32.5%) 。而各類再生能源所佔之百分比,以風能、太陽能、氫能等三種最多。

各類再生能源所佔之百分比
能源種類 2003 2008
大型風能 35.4 32.4
小型風能 0.8 4.3
太陽能 30.4 25.5
小型氫能 20.8 17.9
微型氫能 3.9 9.9
生物質能 5.0 2.9
地熱能 2.6 2.5
沼氣能(Biogas) 1.1 1.2
海洋能 0.02 3.4
Source : BCC 2004/08 



– 來自大自然最潔淨的能源

風 能

,是由於太陽照射地面造成溫度差及地球自轉運行所產生的自然現象,只要太陽照射及地球自轉不停歇,其來源可謂取之不盡、用之

不竭。近年來,全球為因應氣候變遷與保護環境的呼聲,具有潔淨、低溫室氣體排放及自然能源特性的再生能源己成為能源政策的考慮

重點。而風力發電完全沒有燃料問題,不會產生輻射與二氧化碳等公害,具有綠色電力之美譽,也是全球成長最迅速的再生能源。


風之強弱程度,通常用風力等級來表示,而風力的等級,可由地面或海面物體被風吹動之情形加以估計之。

蒲福風級表 (Beaufort Scale)

蒲福風級 風之稱謂 一 般 敘 述 每秒公尺 m/s 每時浬 kts
0.
無風 calm
煙直上
不足0.3 不足1
1.
軟風 light air
僅煙能表示風向,但不能轉動風標。
0.3 - 1.5 1 - 3
2.
輕風 slight breeze
人面感覺有風,樹葉搖動,普通之風標轉動。
1.6 - 3.3 4 - 7
3.
微風 gentle breeze
樹葉及小枝搖動不息,旌旗飄展。
3.4 - 5.4 8 - 12
4.
和風 moderate breeze
塵土及碎紙被風吹揚,樹之分枝搖動。
5.5 - 7.9 13 - 16
5.
清風 fresh breeze
有葉之小樹開始搖擺。
8.0 - 10.7 17 - 21
6.
強風 strong breeze
樹之木枝搖動,電線發出呼呼嘯聲,張傘困難。
10.8 - 13.8 22 - 27
7.
疾風 near gale
全樹搖動,逆風行走感困難。
13.9 - 17.1 28 - 33
8.
大風 gale
小樹枝被吹折,步行不能前進。
17.2 - 20.7 34 - 40
9.
烈風 strong gale
建築物有損壞,煙囪被吹倒。
20.8 - 24.4 41 - 47
10.
狂風 storm
樹被風拔起,建築物有相當破壞。
24.5 - 28.4 48 - 55
11.
暴風 violent storm
極少見,如出現必有重大災害。
28.5 - 32.6 56 - 63
12.
颶風 hurricane
32.7 - 36.9 64 - 71
13.
37.0 - 41.4 72 - 80
14.
41.5 - 46.1 81 - 89
15.
46.2 - 50.9 90 - 99
16.
51.0 - 56.0 100 - 108
17.
56.1 - 61.2 109 - 118


台 灣 風 能

臺灣位於最大的陸塊與最大的海洋交界處,受這個獨特地理位置的影響,我們有非常明顯的東北

季風與西南季風季節,加上臺灣中央山脈與福建武夷山系的地型效應,使得臺灣的季風特別強勁

。 由於地理位置得宜,臺灣的風力資源非常優渥,主要分佈於西部沿海與澎湖離島地區,在高度

50公尺左右之平均風速達7公尺/秒,且風向穩定,非常適合大型風車的設置,也是政府近期大力

推動風力發電方案的主軸。 然而臺灣內陸地區人口稠密,地表建物複雜,沿海近鄉鎮及都會區的

地區廣大,風力資源雖豐富,但風受地形、地物影響,風速稍減,亂流頻繁,風向不穩定,並不

適合大型風車系統的設置。都會型風車( Urban Wind Turbine ) 能適應這種特殊環境,將是最佳的選

擇,也是近年來歐美及日本風能市埸積極推展的新概念。


風 力 發 電
  運用風能來發電的技術稱為風力發電。風力發電按其設計的方式可分為兩種:

HAWT ( 水平軸式風車 ):

此型轉動軸與風向平行。 若依葉片受力,可區分成升力或阻力型;若依葉片數,則有單葉、雙葉、三葉或多葉

型;若依風向,則有逆風和順風型,逆風型轉子即葉片正對著風向。 大部分水平軸式風車其葉片會隨風向變化

而不斷調整位置。

VAWT ( 垂直軸式風車 ):

 

此型轉動軸與風向成垂直。 此型之優點為設計較簡單,因為不必隨風向改變而調整方向。可分為打蛋形轉子

( Darrieus)和桶形轉子(Savonius)等。桶形轉子係採用阻力型S型葉片。 葉片之旋轉是藉作用於順風和逆風

葉片 部分之阻力差異。


HAWT 與VAWT之主要差異如下:

 
HAWT( 水平軸式 )
VAWT( 垂直軸式 )
設 計 理 念
需有尾翼以隨風向變化而轉動風車
陀螺式旋轉,不隨風向改變軸心
優 點

高風速時發電效率較高

發電不受地形風影響、無噪音
缺 點


噪音大 / 對地形風敏感 / 無法克服不定風向問題 / 裝置成本高

設計較複雜,成本較高
適用場所
空曠無遮蔽物之大型空間
不論都會區、郊區、沿海區、山區皆可適用


風力發電按其使用場所規模不同可分為大型風電及小型風電:

大型風力發電

係由以電廠規模設置,必須選擇風能非常良好的空曠地區,大部分設置於沿海、平原及離島地區。大型風力發電現有往海上發展(離岸

式 )的趨勢。



小型風力發電

可安裝於任何大樓屋頂,適合在都會區推廣以達到分散式能源供應的目標。應用市電併聯之最新科技與太陽能光電同樣運用於小型分散

式 補助性電源供應目標。所謂市電併聯科技,係於潔淨能源發電量大時,市電供應減少;而潔淨能源發電少時,市電供應即增加之動態

自動 控制調節系統。


至於大、小型風力發電系統之差異如下:
  小型風力發電 大型風力發電
發 電 功 率 <100 kW ( 小型投資 ) >20 MW ( 大型投資 )
競 爭 對 象 柴油發電機及市電價格 傳統發電成本
設 置 成 本 量產時將具競爭性 成熟技術已達競爭力
供 電 性 質 分散式能源供應系統 集中式能源供應系統
場 址 選 定 非常容易 需專業的長期評估


風力發電 vs. 太陽光電

依據美國風能協會(AWEA)公佈之資料,小型風力發電(SWT)與同具競爭性之潔淨能源期比較表如下:

技術種類 ( Technology ) 小型風力發電 ( SWT ) 太陽熱能 ( Solar Thermal ) 太陽光電 ( Photovoltaics )
現況 Status 商業化 Commercial 推廣中 Demo 商業化 Commercial
裝置成本 Installed Cost ( US$/W ) 4 10 8
回收年限 Payback Years 15 30 25
成本優勢 Cost Potential US$ 1.5 / W in 2010 ? US$ 3 / W in 2010

由上表顯見,小型風力發電之發電成本至今仍遠低於太陽光電。

由於自然環境現象常呈現風大時太陽小而無太陽時風大,因此太陽能光電混合的風光系統為當今國際上潔淨能源設計的主流