全球再生能源发电比重冲上30% 太阳能成长速度最快

在2016年底，丹麦于Silkeborg市启用全球最大太阳热能厂，整体容量约达110MW，约可满足该城市约20%热能需求。图片来源：Arcon Sunmark

2016年堪称是有19世纪以来最热年份，根据欧盟哥白尼气候变迁局公布报告指出，2016年全球均温为摄氏14.8度，比2015年增加摄氏0.2度，较工业革命前高出摄氏1.3度，逼近联合国巴黎气候峰会设定的1.5度上限。或许正因如此，全球各地不断出现过去少见的天灾，如美国德州近来便因为暴雨袭击，而发生数万人无家可归的窘境，显见加速推动再生能源发展的重要性。

回顾2016年底，在第22届联合国气候变化纲要公约缔约国大会(COP 22)上，即有多达117个国家缴交第一份国家自定贡献(Nationally Determined Contributions；NDCs)，详细表述降低碳排放的策略与方法，其中有55个国家列出使用再生能源目标，另有48个发展国内家宣布将致力于达成再生能源100%的目标，显现各国政府对于发展再生能源的重视程度。

此种宣示并非空谈，根据REN21(21 世纪再生能源政策网)于最新公布的2017年全球再生能源现况报告(Renewables Global Status Report)，2016 年全球再生能源投资2,416亿美元，政府与公共部门的研发投资55亿美元，均为历年来的最高数字。

技术成熟、成本下滑  太阳能发电比重攀升

从广义角度来看，再生能源发展可分成三大面向，分别是电力、热能及运输，其中又以电力发展表现最佳，2016年成长幅度达到 8.6%，大 于热能4.8%及运输0.7%。而在众多再生能源发电中，以太阳光电成长率32.9%最为亮眼，主要归咎于建置成本正快速下降所致，至于风力成长率虽达到12.5%，但相较2015年的17%，成长速度明显趋缓。

根据REN21统计结果显示，2016 年再生能源约占全球发电量的3成，约可满足24.5%全球电力需求，其中水力发电占16.6%，风力占4%，太阳光电占1.5%。值得注意，2016年新增再生能源装置容量达到161GW，比起2015的新增量上升9%，在众多发电方式中，又以太阳光电成长速度最快，约占新增再生能源容量的47%。

太阳能发电技术分成光热(Concentrated solar power；CSP)、光伏(Photovoltaics；PV) 两类，其中，光伏系统是利用光伏半导体材料的光生伏打效应，而将太阳能转化为直流电能的设施，因能以小规模形式单独安装建筑物的屋顶上，亦可透过串联或并联发电方式，设置于大面积的空闲土地上，是现今太阳能发电的主流。

供热系统整合节电设计  再生能源供热占比攀升

对部分高纬度或寒带地区的国家，对热能需求不下于电力，因此也非常积极投入以再生能源产生热能的技术。根据REN21统计指出，2016年再生能源在热能应用占比约25%左 右，若以现代化再生能源供热来看，大约有90%来自生质能，太阳热能占8%，地热占2%。以植物为生质燃料的生质能，目前还是区域供热的主要燃料来源，不过技术成熟的太阳热能也越来越广泛的应用于供热上。

至于太阳能光热发电技术基本上是由聚光、集热、发电、蓄热和换热统等5部分所组成，利用不同形式反射射镜等聚光系统，将太阳能源聚集起来，在透过加热水以驱动蒸汽涡轮发动机运作，达成藉由太阳能发电的目标，因此自然也非常适合用产生热能。如丹麦便在 Arcon-Sunmark公司协助下，在2016年初于Silkeborg市建置全球最大的太阳热能厂，该热能厂于2016年底正式启用后，整体发电容量可达110MW，约可满足该城市约20%热能需求。

在研究以再生能源产生热能之外，部分区域供热比较成熟的北欧国家，如丹麦、芬兰和瑞典等等，则近一步推广第四代供热系统。新时代供热系统并非独立运作，而是主打与智能电网、大型热泵、节能建筑、天然气供热网等技术结合，借此扩大再生能源供热效益与占比。

扩大燃料电池影响力  丰田开放技术专利

向来非常注重环护的欧洲，为因应碳排放量过高造成的温室效应，不仅德国有意在2030年全面禁售内燃机汽车，实现汽车全面零排放的愿景，荷兰则有意在未来10年之内内禁止销售新汽油车和柴油车，至于挪威则传出可能在2025年实施同样规范。尽管在考量制造成本与汽车科技发展前提下，有可能放松允许混合动力汽车贩售，但内燃机汽车造成的严重能消后与污染，却也是不争的事实。

自2005年以来，全球运输车辆在能源消耗部分每年约以2%速度成长， 目前已占全球总能源消费量28%，温室气体排放量则占23%，若能适时引进再生能源取代，将有助于减少地球能源消耗与温室效应。目前用于运输车辆的再生能源，包含100%液态生质燃料或与传统燃料混合的生质燃料、天然气或气态生质燃料，以及再生电力或氢气燃料电池等， 其中又以液态生质燃料约比最高，约达整体运输能源消耗的4%。

由于生质燃料并无法适用于所有车辆，因此在特斯拉公司的全力发展下，电动车一度成为解决交通运输工具的最佳方案。只是现今电动车仍然存在两大问题，首先是充电站明显不足，加上充电时间较长，恐怕难以满足消费者需求。其次，充电站电力仍仰赖传统化石发电技术供给，无法真正达成零排放的目标。因此，以氢燃料为主的燃料电池，就成为最受瞩目的替代能源。

氢燃料电池最大优势在于使用过程只会排放水，因此车辆行驶过程完全不会排放废气，且每次充气只需要3~5分钟即可完成，与目前燃油车辆的加油时间相当，非常符合现今消费者的驾驶习惯。只是该技术最大问题，在于受于各国法令上的限制，加氢站建置难度比充电站更高，若没有足够安全机制与商业诱因，恐怕难以吸引各国政府投入加氢站建置。

由于丰田汽车、本田汽车是全球少数掌握氢燃料电池技术的业者，因此日本经济产业省早在2013年便为燃料电池汽车产业制定「氢燃料电池车普及策略」。在相关政策补贴下，该部门预计将在2020年东京奥运会时拥有4万台燃料电池汽车，2025年达到25万台，最终目标将在2030年达到80万台。

值得一提，为对抗纯电动车，丰田汽车在2017年初宣布到2020年12月31日以前，将无偿授权5680项专利技术，包括1,970项燃料电池组专利、3,350项燃料电池控制系统专利、约290项高压储氢罐专利，期盼吸引更多业者投入研发氢燃料电池车的阵营。只是该公司并没有说明2021年之后，前述专利是否将维持免费开放策略或可付费取得，最终恐怕会让有意投入该领域的业者却步。