太陽熱能多元應用潛力概析
國內一般人對太陽能的應用認知,大都會對太陽光電(Photovoltaic,PV)較孰悉,的確,因國內製造外銷太陽能光電板的產值,在全球已躍居前五名。而太陽能的另一應用產品,相信多數人應該也不陌生,即利用集熱器吸收太陽輻射熱能再交換成熱水的太陽能熱水器,此太陽能熱水器遠在20世紀初,就已經商品化,至今,全球所有太陽熱能的應用產品中,仍以太陽能熱水系統為主,佔比高達90%以上。引述國際能源總署(IEA)的統計數據顯示:2012年全球太陽熱能市場的總裝置容量達268.1GWth,相當於 3.8億平方公尺的安裝面積,總產能(225.0TWh)僅次於風能,為太陽光電(110.0TWh)的2.05倍,顯見太陽熱能的應用與發展已蔚為全球趨勢。
在太陽熱能的應用領域中,一般會以所收集的溫度概分為:(1)低溫(100℃以下)應用,包括盥洗用熱水、溫水游泳池、農漁產品乾燥、除濕、空調與工業製程預熱等;(2)中溫(100-200℃) 應用,包括醫院消毒、家用水淨化、海水淡化、蒸氣洗碗、冷凍與工業製程等;(3)高溫(200℃以上)應用,包括發電(CSP)、毒物裂解、製造氫氣與高溫熔爐等。另從IEA的研究報告中,預測到2050年,太陽熱能每年可提供16.5 EJ能源,其中約7.2EJ (44%)使用於工業製程(佔製程需求的20%),1.5EJ用於太陽熱能製冷(佔製冷需求的17%),顯示未來太陽熱能應用於工業製程與製冷的發展潛力不容忽視。返觀台灣即將落實非核家園政策,勢必牽引國內相關綠能政策的重大轉變,其中低排碳與再生能源的發展,應會成為眾所矚目的焦點。
引述經濟部能源局的資料:國內工業運作所需的能源,佔總消耗能源約38%(若參考IEA的報告,其中電能約佔33%;熱能約67%),高於建築耗能(約30%),而在工業領域所消耗的熱能中,幾乎都在中、低溫度(400℃以內)的範圍,通常若利用太陽能聚熱到60℃到260℃之間,再提供工業製程使用,約佔工業製程整體熱能需求的一半比例。若以國內工業耗能每年約43000千公秉油當量估算,260℃以下(可利用聚光與非聚光太陽熱能獲得)的熱能約佔14400千公秉,如以每公秉20000元計,此產值將非常可觀。另據IEA相關研究顯示:統計歐洲各主要國家,其工業所需求的熱源,約有3~4%是直接由太陽熱能所供應。在國內若能積極推廣太陽熱能應用於工業製程,利用太陽熱能結合熱泵並整合於現有的工業製程之鍋爐系統,初期假設可取代1%的工業耗能,每年將可節省144千公秉油當量(約29億產值),此效益除了可創造經濟上的產值與降低碳排量外,亦有助於未來在國際上的碳權交易,提升產業競爭力。
綜合前述國際太陽熱能應用技術的發展趨勢與潛力,值得政府相關部門重視,也期待國內專家學者共襄盛舉,共同研究開發高效率低成本的太陽熱能應用產品,為淨化地球人類生存環境品質盡一份心力。
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