太阳能家用发电系统SHS二氧化碳减量潜力.PDFVIP

環保與能源 太陽能家用發電系統 (SHS)二氧化碳減量潛力 █ 聖母醫護管理專科學校 助理教授 洪桂彬 工研院能環所 工程師 李政道、徐宗琦 摘 要 台灣屬海島型國家，地小人稠，能源消耗量龐大，自產能源 缺乏故初級能源約98%仰賴進口，如何有效開發利用太陽能發電 技術在我國能源政策上扮演相當重要的角色。台灣地區對石油依 賴程度相當高，而且居民的環保意識也日漸抬頭，在未來開發新 電力來源時，為降低對石油的依賴程度，避免環保阻力及達成較 低之營運成本，利用太陽能發電是一套相當理想的發電方式。二 氧化碳的排放造成全球氣候變遷，是近年來世界各國所重視的課 題，使用太陽能發電技術不用擔心來源匱乏之問題，而且能夠取 代化石燃料減少溫室氣體排放。本文主要是簡介太陽能家用發電 系統(Solar home system，簡稱SHS)，並說明使用SHS取代傳統發 電技術之二氧化碳減量潛力計算法。 一、前言 根據英國石油公司(BP)必威体育精装版的統計(2008年6月)，截至2007年底全球石油 蘊藏量約可維持41.6年使用量、天然氣約60.3年，煤炭則可維持270.3年[1] 。故 40年後，石油用量將率先枯竭、緊接著是天然氣，全球將逐步陷入能源短缺危 機。因此，開發新能源或尋求替代能源與再生能源刻不容緩。台灣屬海島型國 家，地小人稠，能源消耗量龐大，自產能源缺乏故初級能源約98%仰賴進口， 近年更以發展科技島為目標，因此綠能科技更顯得重要。台灣地處亞熱帶，日 瓦斯季刊 89期瓦斯季刊 89期 52 照充足，適合發展太陽能光電科技。太陽光源是取之不盡，用之不竭的天然能 源，故21世紀最有發展潛力的光電技術之一將是太陽能光電技術。從太陽輻射 出來的能量非常龐大，太陽能傳送到地球大氣層以後，一部分被大氣層吸收， 一部分反射回太空中，另外一部分則會被地表接收，照射在地球的能量可以達 到平均每平方公尺地面約有180瓦特;如果能夠充分地轉換、應用地表所吸收的 龐大能量，對於那些遠離輸送電網的偏遠地區，可以成為最佳的能量來源[2]。 太陽能發電(Photovoltaic，簡稱PV)系統不需使用化石燃料，所以也不會 產生溫室氣體，對於減緩全球暖化將扮演一個重要的角色。根據發電容量大小 將100Wp以下或日發電量200-2,000Wh的系統稱為小型太陽能發電系統，又稱為 太陽能家用系統(SHS)。由於SHS大多用於落後的偏遠地區，因此許多系統是由 聯合國資助裝設。能源價格提升及環境問題的考量，使得太陽能發電技術受到 重視，而太陽能發電技術可以減少高能源成本、使房屋增值及避免電源中斷問 題。購買太陽能發電系統的優點可歸納如下: [3] 1.節省電費 2.增加房屋價值 3.享用可信賴、乾淨、免費電力達25～30年 4.帶動太陽能產業發展，產生工作機會並幫助經濟成長 二、太陽能發電 (一)太陽能發電原理 太陽能發電為一高模組化技術，伴隨最小元件形成太陽能電池(Solar cell)，它可轉化光能直接變成電力。太陽能電池是由類似於電腦晶片的半導體 材料所製成，最常使用的光電材料為結晶矽。當陽光(0.2～0.4μm)被這些光電 材料吸附後，太陽能撞擊原子上鬆散的電子(負極)，電子透過電場游離至N型半 導體，而電洞(正極)則至另一個方向P型半導體而產生電力如圖1所示，這種將 光轉換為電的程序稱為光電效應(Photovoltaic effect)。但太陽能電池產生的 電為直流電(DC)，若要將電力提供至家電用需加裝變流器(Inverter)，將直流 電(DC)轉換成交流電(AC)後才能供電至家庭用電或工業用電。 2009年10月號2009年10月號 53 環保與能源 圖1 太陽能發電原理示意圖 [2] (二)太陽能面板材料 傳統的太陽能面板有兩種：結晶矽型及薄膜型。而最常使用的太陽能電池 材料為結晶矽，但必威体育精装版製作太陽能電池的材料包括薄膜材料如非晶矽及碲化鎘 (CdTe)。近來太陽能光電公