「靠天」的太陽光電遇風則舞?

作者: 江軍  台大土木所碩士生

特約編輯: 詹詒絜 歐盟Erasmus Mundus計畫環境科學、政策與管理碩士生,台灣青年氣候聯盟理事

 

八月初一場蘇迪勒颱風來襲,颳掉彰化縣芳苑鄉一處養鴨場在屋頂設置1500坪的太陽能板,也吹倒了幾座風力發電機。此場災難不僅造成全國多次斷電好幾天,也引起許多人對再生能源的質疑與不信任。事實上,再生能源真的禁不起來自天災的巨變嗎?此次災害對風力發電機和太陽能板的傷害,到底是由天災還是人禍所造成的呢?本文試圖以太陽能板的架設以及發展之相關資料來佐證,並分析這次的事件。

 

飛落之太陽能板砸中車輛照片

飛落之太陽能板砸中車輛照片

太陽能板遭受風災整個崩塌

太陽能板遭受風災整個崩塌

 

太陽能概況

由於地球資源愈來愈缺乏,向天求能源的情況愈來愈普遍。這促使各國愈來愈積極地開發再生能源(renewable energy)。目前,太陽能發電即是應用最普遍的再生能源。

太陽光電(photovoltaic ,PV)是利用太陽電池(Solar Cell)將光能直接轉換為直流電能。然而,這樣的轉換並不會自動儲存電力,因此若需要貯電,就必須另外具備蓄電池。太陽能光電發展無需用到燃料,沒有廢棄物與空氣污染問題,不會需要轉動組件與製造噪音,且太陽電池模組壽命長久,可達二十年以上。而其缺點是變流器與周邊電子組件等壽命較短、其能源供給量受日照時間及地理位置限制,使得能源供應不穩定,以及目前能源生產成本相對於傳統能源較高。

 

台灣太陽能收購制度

國內於2009年「再生能源發展條例」通過。自該條例通過後,政府已採用電能躉購制度(Feed-in Tariff, FIT)來獎勵並推動再生能源設置。此是採用優惠電價的補助辦法鼓勵民眾與業者設置太陽能光電系統,但是並沒有提供一般太陽光電發電系統之設備的補助費。因日常的清潔與保養攸關著發電效率,讓使用者也必須定期維護以增加發電效率。

設置太陽能系統主要分為兩種:一種乃為基本的自行設置,從資金到設置的空間都是屬於自有,向台電申請作業和能源局申請備案後,即可安裝系統開始售電。發出的電則以當期躉購費率保證收購20年;另外一種是太陽光電能源技術服務業PV-ESCO(Photovoltaic -Energy Service Company)模式,一般民眾只需出租屋頂或提供場址,由業者負責設計、施工建置、保證發電、負擔出資及融資(全部或部分),而業者與一般民眾則透過收租金或分享利潤來增加收入。為減少民眾設置太陽光電(PV) 必須負擔之設置費用,並且為擴大設置規模以降低成本,進而提升民眾設置意願,政府引入能源技術服務業精神,結合FIT機制,形成PV-ESCO模式。

PV-ESCO售電模式示意圖  (資料來源:工業技術研究院)

PV-ESCO售電模式示意圖
(資料來源:工業技術研究院)

在如此制度下,設置太陽能的投資者或屋主,通常會對設備購買保險。這次颱風造成許多太陽能板設備損壞,保險公司則會負責設備損壞之理賠。不過許多設置者對風險管理的概念不足,在購買的保險保額不足或是甚至沒有投保,造成太陽能設置遇上天災後,投資者及屋主需要承擔一定的風險。

 

太陽能板結構行為

然而,這些天災所造成的風險其實是可以透過針對太陽能板(裝置)結構的反思來降低。這次風災過後,看到新聞報導南部的案場屋頂太陽能板遭到吹飛而損失慘重,筆者認為這是出自於太陽能板本身設計強度不足或是施工工法的問題,以下提供幾個角度思考:

  1. 太陽能板的破壞形式:大致可以分為是模組本身的強度不足還是施工的基礎設置不紮實來區別。從毀損的照片中看來,太陽能板大多是整片被吹飛,所以是支架受破壞造成強度不足。太陽能板模組本身是較不易被吹壞,如果真的受到破壞,也非常可能是被飛落物品擊壞。然而,就支架的部分來看,其基本上具備鋁合金及不銹鋼等材質。一般支架以結構技師的認證來看,耐風程度可以達到max 55 m/s的風速(約16級風)。因此,這次遭到吹翻的案件中,可以看到是支架材料強度不足以支撐風壓的力量而造成支點變形並脫離鋁支架。這可能來自於施工廠商便宜行事而偷工減料,或是支架強度選用不足,又或是基礎建造不牢靠,才造成大規模全部吹翻的情況。
  1. 地區施工比較性:中南部地區由於日照時間長,也較有大規模設置屋頂型太陽光電的情形,而一個區域的承受風力的情況大致類似。在這次吹毀太陽能板的案場中,可以發現附近的其他的設置案中並沒有大規模吹翻的情況,所以筆者推斷這個毀壞應是承包興建的系統,加上整合商設計不良所致

 

太陽能板系統結構示意圖 (資料來源:聚恆科技股份有限公司)

太陽能板系統結構示意圖
(資料來源:聚恆科技股份有限公司)

因外力造成金屬降伏孔位變形鬆脫現象

因外力造成金屬降伏孔位變形鬆脫現象

 

結論

有非常多的文獻與報導都顯示出太陽能板的汙染與缺點,如:製造過程中使用的強腐蝕性物質或重金屬。因此,不良的太陽能板設置不只不會達到預先設想的友善環境效果,甚至則可能成為加重環境破壞的元凶,如:風災過後造成含有重金屬物質的太陽能板廢棄物處理,目前還是讓人頭痛的問題。在此,筆者提供改善太陽能施工品質的辦法,並可以歸類成以下兩點:

  1. 太陽光電獎勵補助所訂定之每年的躉購費率過低:所謂一分錢一分貨,只要是商人都會想要獲利。逐年來,政府所訂定出的躉購費率逐期下降,雖然說由於太陽能系統產業生態逐趨成熟,造成系統設置費用也逐步降低。但是利潤漸微也同時造成投資者與一般民眾對於設置太陽光電系統的意願不高。此外,廠商惡性削價競爭的情況普遍,也造成了產品品質可能不如預期。面對因為逐年降低的費率而造成的負面影響,能源局要推動的陽光屋頂百萬座計畫似乎還有很長一段路要走。
  2. 系統施工廠商施工品質落差:太陽能施工的技術從今年開始推出太陽光電設置乙級技術士考試草案,目前由勞動部辦理,但目前成效還未知。事實上,全台灣系統商有二百家以上,從業人員超過五萬人,廠商各家的施工品質與技術皆有落差,廠商施工良莠不齊,也造成消費者在選擇廠商時,不了解如何選擇信譽良好,且有實績案例的廠商,在不論是施工或是營運時都可以獲得比較好的保障。

無庸置疑地,太陽光電的出發點原意良善,希望透過利用閒置空間(屋頂或土地),政府補助與業者的設置達到三贏的局面。但是在現有的制度與規範下,回收年限如此的長且低利率貸款的困難,無疑減緩了再生能源發展的腳步。再生能源條例通過五年多以來,一般民眾普遍認為效果並不明顯,其與整個制度的設計息息相關。而我國備有相當好的太陽能產業鏈,在先天上的條件具備情況下,政府更應扮演好加速太陽能產業發展,及有效的管理,讓民眾與投資者更有意願投入,提升再生能源的發展。

 

參考資料:

  1. 太陽能板種電才啟用 蘇迪樂刮走3千萬

http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/article/new/20150809/666239/

  1. 陽光屋頂百萬座計畫推動辦公室https://mrpv.org.tw/
  2. 聚恆科技股份有限公司網站 http://www.hengs.com/index.html
  3. 台灣太陽光電產業協會 http://www.tpvia.org.tw/
  4. 能源局 太陽光電資訊網 http://solarpv.itri.org.tw/
  5. 照片提供: 林山城理事長、詹澄劼先生

 

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