綠能用地面積較廣,但具低污染與土地應用多元優勢

作者 | 發布日期 2018 年 08 月 30 日 16:11 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 風力 follow us in feedly

綠能與化石燃料發電廠所需的空間差距到底有多大?相較於一座工廠就搞定的火力電廠,風力發電與太陽能等再生能源需要範圍更廣的土地來大規模發電,近日荷蘭研究便指出,若要達成相同發電量,綠能需要的發電空間最多是化石燃料電廠的 1 千倍,但綠能具有低污染等優勢,廠商也能善用周邊空地開發各式用途,進一步提升土地效益。



荷蘭萊頓大學團隊透過收集 9 種能源系統、共177 項功率密度(power density)資料來比較所需要的用地範圍,其中功率密度則是每體積單位的功率,由電廠最大輸出功率除以重量或是體積得出。

研究指出,綠能與化石燃料的功率密度差距最高會到 1,000 倍,而生質能的功率密度最低為 0.8W/m2,天然氣則高達 1,000W/m2。近年成本快速下滑的太陽光電與風力發電功率密度也不高,發電量若要與化石燃料相當,所需空間為燃煤電廠的 40~50 倍,更是天然氣電廠的 90~100 倍。

相信大家也相當認同「綠能占地廣」這件事,以台灣來說,若要達成 2025 年太陽光電 20GW 目標,需要 2.8 萬公頃土地,雖然目前已盤點出不少用地,但尚需要 1 萬多公頃土地才能達標;彭博能源財經(BNEF)報告也指出,中國需要 9,355 平方公里用地才能在 2050 年達到 800GW 太陽能,日本則需要 2,000 平方公里的地才能發展公用事業規模太陽光電。

但萊頓大學團隊認為功率密度只是建設發電廠的考量之一,環境科學家 Paul Behrens 表示,化石燃料會造成各式污染,因此雖然再生能源會占用許多空間,但地方環境受損的機率較低。且綠能用地還可以開發多種用途,像是在陸上風電場附近種植農糧,裝置彈性高的太陽光電也可以設置在屋頂或是水面上。

不過再生能源與人爭地、單位發電面積表現較差也是不爭的事實,隨著未來人口增加,對食物與住家的需求會越來越大,Beherens 表示,這對生質能來說相當不利,生質能功率密度最低,電力難以販售、再加上有些生質能電廠採用的原料可食用。

因此為避免土地與農糧競爭,Beherens 認為屋頂太陽能是綠能最佳選擇,可直接建設在住家或是企業屋頂上,既不會占地同時也可為用戶省電費。研究更指出,到了 21 世紀中期,新型 3D 太陽光電設計將可讓功率密度提升 3~5 倍。

BNEF 研究也指出,由於土地限制因素,亞洲太陽能未來將以住宅、學校與工廠等小規模太陽光電為主,預計屋頂太陽能在中國、印度、日本、南韓裝置規模可在 2050 年達到 700GW。

假如受到土地面積限制,近海國家也可往「海上」發展,Beherens 指出,離岸風電也是發展再生能源的好選擇,未來的綠能技術諸如海藻發電(algae farms)也不會與民眾爭奪用地。

巴黎協議後,各國紛紛開始訂定綠能政策與明確的承諾,希望可在發電與節能減碳之間取得平衡。因此為了不讓綠能政策開天窗,再生能源發展走向與土地盤點就是相到重要的議題,每個國家各有適合自己的綠能,發電量、生態、用地面積與成本都是都是需要考量的因素。

目前該研究已發表在《Energy Policy》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:pixabay