風能、太陽能、氫經濟 — 全球趨勢

　從丹麥的海灣到美國加州的那帕酒鄉，從澳洲世界最高的太陽能高塔到西班牙的度假小島，一片片的太陽能光電板、一台台巨大風車，正以驚人速度，在許多國家出現。
　「風一吹，我心裡就快樂得不得了，好像錢在滾進來一般，」丹麥一位社區居民在接受媒體記者採訪時，坐在家中電腦前，展示風力如何轉成電力，賣給電力公司後，變成回收的資金。他把退休計劃都寄望在他和其他社區居民所共同投資的風力機上。
　丹麥，是全世界再生能源佔總發電比例最高的國家，目前風力發電已佔全國發電量一八％。
　過去一個世紀，石油一直是兵家必爭之地，因為誰掌握了石油，誰就掌握了經濟，誰就掌握了未來。
　面對未來，巨大變革正在發生。
　當台灣人還以為再生能源，只是環保極端份子的白日夢，或只是反核人士為了推動非核家園的替代能源時，世界許多國家和企業已經把研發再生能源等相關的科技發展和產業技術，當成是影響未來經濟發展、環境、能源安全等議題，最重要的一件事，傾國家、社會、企業和科學界的力量，希望能在未來的新能源時代領先。

煤、石油、核能將成昨日黃花

　美國《新聞週刊》去年就以未來的能源為封面故事指出，全世界許多專家都相信，煤、石油、核能等能源都將逐漸成為昨日黃花。氫燃料、風能和太陽能，在五十年後將成為全世界能源的主要來源。（表一）
　世界石油存量愈來愈少，是可見的趨勢，也是推動新能源革命的催化劑。
　根據全球能源研究最具權威的國際能源總署（ＩＥＡ）指出，世界石油的產量將在二○○八到二○○九年左右達到石油產量的顛峰（如果科技突破，顛峰期可望延長），而依目前使用量，預估石油四十五年後將要耗竭。
　石化燃料所造成的空氣污染，也是許多國家過去積極推動更清潔能源的原因之一。
　根據世界資源中心和聯合國環境規劃署的資料，交通、能源和工廠製造過程產生五○∼九○％的空氣污染，成為各種呼吸道疾病和癌症等疾病主要來源。
　西歐國家在一九八○年代之後，已經藉由各種努力大幅降低各種硫化物的排放，但是亞洲地區的污染排放卻不斷大幅上揚。
　全球氣溫不斷上升，所可能造成的各種環境和健康災難，促成世界各國在一九九七年簽訂京都議定書，要減少溫室氣體，如二氧化碳的排放，最快會在二○○八年實施限制碳的排放。
　依一百多國、兩千多位科學家所組成的「跨政府氣候變遷專家小組」估算，在未來一百年要減七○％的溫室氣體排放量，世界氣候才能重新穩定。
　但世界對能源和電力的需求卻不會減少，未來能源的需求仍會不斷成長（表二），尋找能持續支援全球人類生活和生產所需的新能源，成了必然的行動。根據國際能源總署預估，單單是到二○二○年，世界能源需求仍將持續成長約五七％。
　事實上，降低能源依賴，牽涉到複雜的政治經濟和區域安全考量，也是再生能源備受各國重視的原因。「對歐盟而言，減少對石油的依賴，是最重要的一件事，」去年十月，歐盟執委會主席普羅迪就訂下目標到二○一○年時，歐盟各國二二％的電力和一二％的能源，要來自再生能源。

改革之風　希望之光

　目前再生能源佔全球能源供應的比例仍然很低（表三），一直到過去十年，科技和政策的重大轉變，使能源產業成長轉快，其中風力和太陽能光電是在再生能源中的領先者。未來十年，燃料電池、風力和太陽能產業更將呈現十倍速成長。（表二）
　風力這個新興能源，一千年前就出現在波斯，而後傳到中國和地中海沿岸再傳到北歐。在二十世紀初被石油所取代，風力曾被認為是過去的科技，但近十年來，隨著技術不斷改進，成本不斷降低，風力已成為再生能源產業中成長最快、最耀眼的明星。（表四）
　根據歐盟和美國風力協會的數字，世界風力發電過去五年來以平均三五％的速度成長。單單去年風力發電就創下有史以來新裝置量最多的一年，一年內裝置量就從二萬五千（千瓦）增加到三萬二千（千瓦），一年內發電總成長高達二九％。雖然目前風力只佔全球電力供應○．四％，約七十三億美元產值，發電量三萬二千千瓦，相當於提供一千六百萬歐洲家庭的用電。
　「這只是冰山的一角，二○一○年後，全球風力發電市場產值將從目前的七十億歐元，成長到二百五十億歐元，二○五○年時更將達七五○億歐元，」歐盟風力協會主席米勒斯非常有信心。
　大量的推廣，使得風力發電的成本不斷下降，目前風能價格愈來愈接近現有的其他能源，以德國而言，風力機的平均價格已在十年中降低四三％，單單是最近五年發電的單位成本更降了二○％，幾乎可以和新燃煤火力發電成本相當，有些地區甚至可以和天然氣相較。
　太陽能光電則是另一個嶄新的能源領域，根據科學家研究，每年太陽能提供一萬倍人類所需要的能源使用。皇家荷蘭殼牌石油公司研究，結論是在二十一世紀中，太陽能等再生能源可以供應世界所需能量的一半。
　而美國國家再生能源實驗室（ＮＲＥＬ）更指出，太陽能光電有潛力成為全世界最重要的工業。它的影響範圍從太陽能電算機、手錶、建築物一直到發電廠。從一九九六年開始，太陽能光電量以三三％的年成長率成長，目前已有約二十億美元的市場，預估未來更有高達四○∼五○％的年成長率。

先佔先贏

　日本就是在太陽能光電領先各國。日本政府正積極發展太陽能發電事業，在短短不到十年內，已經超越美國成為世界太陽能發電的主力國家（表四）。日本要在二○一○年實現太陽能發電量達到五百萬千瓦的目標，那是大約要在一百五十萬戶人家的屋頂上安裝太陽能發電裝置。日本京都產業大學物理學系副教授大森隆，更在最近開發出利用太陽能高效率製造氫氣的系統，引起高度矚目，如此一來，藉由太陽能轉換變成氫，再由氫和氧創造能源的可行性，就愈來愈高。
　推動再生能源最熱心的，許多是一向提供石油或核能發電的公司。世界各國能源企業幾乎是爭相投入這波變革研發的腳步。

比速度、比創新

　賣核四廠給台灣的美國奇異公司，買下了安隆公司的風力發電部門，設置了奇異風力發電，已是美國最大的風力機製造商；日本夏普電子在兩年內就使得太陽能光電板的產值成長兩倍；英國石油公司已經是全世界最大的太陽能光電製造商，為了宣示投入再生能源產業的願景和決心，甚至早在多年前將公司名字由British Petroleum（英國石油）改名為Beyond Petroleum（超越石油）。
　這是一場比速度、比創新的科技較勁。日本科學家和工程師也在最近發展出圓球型的太陽能光電板，讓陽光不論從哪一個角度照射都可以轉變成電。
　新加坡政府動作也很積極。
　由於新加坡缺水，水資源遠從馬來西亞進口，是新加坡長期發展的瓶頸。台灣杜邦公司經理郭文珠指出，現在新加坡從非常大而長遠的角度規劃，,從建築、水資源、能源和科技整合思考：「屋頂上利用太陽能光電和燃料電池，配合綠建築，省能源，又有電、熱水和水源可用。」

用太陽能烘乾咖啡和茶

　郭文珠比較說，新加坡政府帶頭在前面跑，積極招商和研發，要讓未來家家戶戶都能應用太陽能光電和燃料電池，而台灣則是企業拉著政府單位在推。
　再生能源不只是先進國家的專利，許多開發中國家包括中國、印度等也積極推動，全世界已有一百萬戶開發中國家的家庭靠著太陽能光電板點亮家中的第一盞燈。
　世界環境研究中心全球氣候變化部經理馬蒂諾特說：「許多政府及發展規劃部門努力研究再生能源，為偏遠地區提供可靠的電力供應。」
　根據《環境和健康展望》報導，再生能源還可以應用在地方工業及農業中。例如，咖啡工業的一些部門打出利用太陽能烘乾的咖啡，吸引了巴拿馬的種植主，他們正計劃安裝太陽能牆來烘乾咖啡豆。
　太陽能牆指的是一面安裝在朝南牆壁上，進風口前由打過孔的普通金屬板製成的專用牆。通風道內裝有風扇，將自然加熱的空氣抽入室內，將室內剛收穫的咖啡豆烘乾。

我要綠色電力

　按照傳統工藝，咖啡豆一般是由柴油發電機提供的熱量烘乾。由於太陽能牆結構簡單，特別適合在農業上的應用，它可以避免由於結構過於複雜而引起故障。太陽能牆也在其他國家被用來烘乾其他作物，如泰國的大米、中國的紅棗、辛巴威的菸草、印度的茶葉。
　除了積極創造再生能源，許多城市、商業機構和個別家庭也正大量選購「綠色電力」，希望能用消費者和使用者的力量改變能源產業。
　雖然美國在布希政府執政後，在再生能源的研究和政策上大走回頭路，但去年，民主黨執政的加州政府仍訂下全美最具野心的再生能源目標，要在二○一七年時，達到二○％使用再生能源。
　許多企業已經加入行動。以加州哈普蘭的費澤葡萄園為例，它開始每年購買五百萬度的再生能源，用於釀造有機葡萄酒。生產地毯的介面集團（Interface），在英國的工廠將完全採用綠色電力。
　一家位於夏威夷海邊擁有三百五十間客房的五星級飯店Mauna Lani重新鋪上太陽能板之後，飯店的屋頂變成一百千瓦的發電站，是目前全世界發電量最大的飯店。
　在荷蘭，綠色能源用戶數量在過去一年裡就增加為三倍，達到七十七萬多戶，佔全國總人口五％。綠色電力的用戶數目所以能快速地成長，是因為荷蘭實施綠色電力免稅、取消綠色能源管制，再加上成功的市場行銷。
　但不管風能、太陽能，目前仍都有電力無法儲存、運輸和大規模交易的侷限，只能做為補充電源，而無法完全成為穩定的基載電源。因此能夠儲存電力的燃料電池，以及以氫能源為基礎的能源，就成了全世界科學家和工程師努力的方向。冰島今年更率先宣告，要完全告別石化經濟而走向氫能源的社會。

邁向氫能源的社會

　沒有一個國家敢在這場世紀競爭中落後。近來在許多議題都吵翻天的歐盟和美國，在六月十六日卻手牽手簽訂了大規模的合作協定，要將歐美公私部門的研究整合。雙方要投入巨額資金和研究人才，以爭取在今後二十年裡，讓氫能動力汽車和燃料電池的技術早日成熟，產生巨大商機。
　面對全世界這麼大規模的能源板塊變動，牽動的不只是能源產業，更是包括汽車產業、消費性電子，乃至整個社會的交通和運輸的軟硬體改變。
　「上個能源世紀，我們沒有知識、沒有自然資源，但現在比的是腦力，我們和其他人一起知道世界要邁入一個新的能源時代，」中華民國企業永續發展協會祕書長黃正忠指出：「這不只是能源或是電力產業的事，是將來台灣的生存命脈。」
　但，台灣，準備好迎接新能源時代了嗎？

他們為什麼成功？

　現階段發展再生能源，永遠有一個「先有雞，還是先有蛋」的爭議。
　不管是歐盟環保署或是看守世界中心都一致指出，成功推動再生能源的國家，政府的政策決心、政治領導力、法律、經濟誘因、稅制優惠都是成功要素。
　以德國為例，德國是目前全世界風力發電量最大的國家，但德國在一九九○前，對核能的依賴仍然高達三○％，完全沒有再生能源產業，但當德國決定推動非核家園之後，除了確定核電廠除役，再用各種稅制、法律和獎勵補貼，無中生有創造出全世界第一大風力發電和第三大太陽能光電產業。
　德國在一九九一年通過「饋電法」（Electricity Feed Law）後，風力發電業迅速成長。總計可發電量達四四○○百萬千瓦，大約相當於德國全國總電力消費量的二％。饋電法規定，公用電業有購買再生能源電能的義務，並且訂定了風力發電的固定費率，大約是一般消費市場價格（每小時千瓦○．一六馬克）的九○％。德國在二千年再實施一項「再生能源優先法」，重申德國政府為保護環境、支持風力發電的決心，以固定電價收購再生能源電能，用戶可將多餘的綠色電力賣回給電力公司，減收用戶的電費。丹麥、英國、西班牙都有類似的法律。
　推動太陽能光電最積極的日本在一九七四年，由通產省工商部制訂了著名的「日光計劃」（Sunshine Project），結合政府及民間力量，全力展開新能源的研究開發工作。
　一九八○年後，計劃重點轉到太陽能工業製程用熱的應用以及長時間熱儲存的研究。通產省工商部訂定「促進普及太陽能系統融資制度」以低利貸款，補助及稅率優惠等方式推廣太陽能應用，由「太陽能系統振興協會」各地有關銀行共同辦理。一九九五年訂定「綠色政府行動計劃」要求新設建築物要有效地利用太陽能。

什麼是再生能源？

　目前台灣對再生能源、新能源和潔淨能源所涵蓋的能源有許多不同的定義，依照國際定義，再生能源指的是太陽能、風力、生質能、地熱、海洋能、小水力等。
　依目前台灣促進再生能源發展條例，要獎勵的再生能源包括太陽能、生質能、地熱能、海洋能、風力和氫燃料電池，不包括汽電共生、水力發電、焚化熱能。
　生質能是指農林植物、沼氣等產生的能源，地熱指的是含於土壤和岩石下的能源，如溫泉的能源。
　海洋能指的是利用潮汐動能或水溫差熱位能的能源。

什麼是燃料電池？

　氫經濟的核心，是利用氫成為未來能源。
　將水分解成氫和氧的過程，叫做電解，而燃料電池則是一個相反的過程，利用一片塗有鉑粉的塑膠薄膜技術，使氧和氫結合，產生電和純水，而且不會產生副產品。
　燃料電池可運用在任何規模的產品，如助聽器、手機、電腦、電動機車、汽車或工廠。