全球再生能源發電比重衝上30% 太陽能成長速度最快

在2016年底，丹麥於Silkeborg市啟用全球最大太陽熱能廠，整體容量約達110MW，約可滿足該城市約20%熱能需求。圖片來源：Arcon Sunmark

2016年堪稱是有19世紀以來最熱年份，根據歐盟哥白尼氣候變遷局公布報告指出，2016年全球均溫為攝氏14.8度，比2015年增加攝氏0.2度，較工業革命前高出攝氏1.3度，逼近聯合國巴黎氣候峰會設定的1.5度上限。或許正因如此，全球各地不斷出現過去少見的天災，如美國德州近來便因為暴雨襲擊，而發生數萬人無家可歸的窘境，顯見加速推動再生能源發展的重要性。

回顧2016年底，在第22屆聯合國氣候變化綱要公約締約國大會(COP 22)上，即有多達117個國家繳交第一份國家自定貢獻(Nationally Determined Contributions；NDCs)，詳細表述降低碳排放的策略與方法，其中有55個國家列出使用再生能源目標，另有48個發展中國家宣布將致力於達成再生能源100%的目標，顯現各國政府對於發展再生能源的重視程度。

此種宣示並非空談，根據REN21(21 世紀再生能源政策網)於最新公布的2017年全球再生能源現況報告(Renewables Global Status Report)，2016 年全球再生能源投資2,416億美元，政府與公共部門的研發投資55億美元，均為歷年來的最高數字。

技術成熟、成本下滑  太陽能發電比重攀升

從廣義角度來看，再生能源發展可分成三大面向，分別是電力、熱能及運輸，其中又以電力發展表現最佳，2016年成長幅度達到 8.6%，大 於熱能4.8%及運輸0.7%。而在眾多再生能源發電中，以太陽光電成長率32.9%最為亮眼，主要歸咎於建置成本正快速下降所致，至於風力成長率雖達到12.5%，但相較2015年的17%，成長速度明顯趨緩。

根據REN21統計結果顯示，2016 年再生能源約佔全球發電量的3成，約可滿足24.5%全球電力需求，其中水力發電佔16.6%，風力佔4%，太陽光電佔1.5%。值得注意，2016年新增再生能源裝置容量達到161GW，比起2015的新增量上升9%，在眾多發電方式中，又以太陽光電成長速度最快，約佔新增再生能源容量的47%。

太陽能發電技術分成光熱(Concentrated solar power；CSP)、光伏(Photovoltaics；PV) 兩類，其中，光伏系統是利用光伏半導體材料的光生伏打效應，而將太陽能轉化為直流電能的設施，因能以小規模形式單獨安裝建築物的屋頂上，亦可透過串聯或並聯發電方式，設置於大面積的空閒土地上，是現今太陽能發電的主流。

供熱系統整合節電設計  再生能源供熱佔比攀升

對部分高緯度或寒帶地區的國家，對熱能需求不下於電力，因此也非常積極投入以再生能源產生熱能的技術。根據REN21統計指出，2016年再生能源在熱能應用佔比約25%左 右，若以現代化再生能源供熱來看，大約有90%來自生質能，太陽熱能佔8%，地熱佔2%。以植物為生質燃料的生質能，目前還是區域供熱的主要燃料來源，不過技術成熟的太陽熱能也越來越廣泛的應用於供熱上。

至於太陽能光熱發電技術基本上是由聚光、集熱、發電、蓄熱和換熱統等5部分所組成，利用不同形式反射射鏡等聚光系統，將太陽能源聚集起來，在透過加熱水以驅動蒸汽渦輪發動機運作，達成藉由太陽能發電的目標，因此自然也非常適合用產生熱能。如丹麥便在 Arcon-Sunmark公司協助下，在2016年初於Silkeborg市建置全球最大的太陽熱能廠，該熱能廠於2016年底正式啟用後，整體發電容量可達110MW，約可滿足該城市約20%熱能需求。

在研究以再生能源產生熱能之外，部分區域供熱比較成熟的北歐國家，如丹麥、芬蘭和瑞典等等，則近一步推廣第四代供熱系統。新世代供熱系統並非獨立運作，而是主打與智慧電網、大型熱泵、節能建築、天然氣供熱網等技術結合，藉此擴大再生能源供熱效益與佔比。

擴大燃料電池影響力  豐田開放技術專利

向來非常注重環護的歐洲，為因應碳排放量過高造成的溫室效應，不僅德國有意在2030年全面禁售內燃機汽車，實現汽車全面零排放的願景，荷蘭則有意在未來10年之內內禁止銷售新汽油車和柴油車，至於挪威則傳出可能在2025年實施同樣規範。儘管在考量製造成本與汽車科技發展前提下，有可能放鬆允許混合動力汽車販售，但內燃機汽車造成的嚴重能消後與污染，卻也是不爭的事實。

自2005年以來，全球運輸車輛在能源消耗部分每年約以2%速度成長， 目前已佔全球總能源消費量28%，溫室氣體排放量則佔23%，若能適時引進再生能源取代，將有助於減少地球能源消耗與溫室效應。目前用於運輸車輛的再生能源，包含100%液態生質燃料或與傳統燃料混合的生質燃料、天然氣或氣態生質燃料，以及再生電力或氫氣燃料電池等， 其中又以液態生質燃料約比最高，約達整體運輸能源消耗的4%。

由於生質燃料並無法適用於所有車輛，因此在特斯拉公司的全力發展下，電動車一度成為解決交通運輸工具的最佳方案。只是現今電動車仍然存在兩大問題，首先是充電站明顯不足，加上充電時間較長，恐怕難以滿足消費者需求。其次，充電站電力仍仰賴傳統化石發電技術供給，無法真正達成零排放的目標。因此，以氫燃料為主的燃料電池，就成為最受矚目的替代能源。

氫燃料電池最大優勢在於使用過程只會排放水，因此車輛行駛過程完全不會排放廢氣，且每次充氣只需要3~5分鐘即可完成，與目前燃油車輛的加油時間相當，非常符合現今消費者的駕駛習慣。只是該技術最大問題，在於受於各國法令上的限制，加氫站建置難度比充電站更高，若沒有足夠安全機制與商業誘因，恐怕難以吸引各國政府投入加氫站建置。

由於豐田汽車、本田汽車是全球少數掌握氫燃料電池技術的業者，因此日本經濟產業省早在2013年便為燃料電池汽車產業制定「氫燃料電池車普及策略」。在相關政策補貼下，該部門預計將在2020年東京奧運會時擁有4萬台燃料電池汽車，2025年達到25萬台，最終目標將在2030年達到80萬台。

值得一提，為對抗純電動車，豐田汽車在2017年初宣布到2020年12月31日以前，將無償授權5680項專利技術，包括1,970項燃料電池組專利、3,350項燃料電池控制系統專利、約290項高壓儲氫罐專利，期盼吸引更多業者投入研發氫燃料電池車的陣營。只是該公司並沒有說明2021年之後，前述專利是否將維持免費開放策略或可付費取得，最終恐怕會讓有意投入該領域的業者卻步。