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【專文】前瞻綠能應作什麽研發

 2017-08-09 10:43
近日供電亮紅燈,考驗台灣能源政策。圖/截取自台電網站
近日供電亮紅燈,考驗台灣能源政策。圖/截取自台電網站

7月31日的最大新聞是受到尼莎颱風在蘇澳登陸的影響,位於花蓮的和平電廠在東澳的電塔倒塌。台灣的供電少了1,300MW。另外由於大潭天然氣發電廠7號發電機測試進度延後,今年8月初無法供電。這幾週之內台灣進入限電的高危險期。而對和平電廠而言、不計算電塔維修費用,兩星期沒售電、依照1,300MW及每度電2元算、營業損失大約8億元。

目前提出的前瞻綠能建設不能解決夏天下午缺電問題

我們知道有一個偉大的前瞻綠能建設將要執行。到底前瞻綠能建設應該把錢花在哪裡?也有不少討論。目前編列的經費240億元,主要有160億元花在 「沙崙綠能科學城」的建設。其中又絶大部份經費用在硬體建設。至於列出的計畫老實講有好有壞,不能一概而論,但是總體而言我認為沙崙科學城所提的綠能計畫其實是不夠前瞻。至少不能解決台灣目前所面對的,最重要的夏天下午缺電的問題。

除了這次尼莎颱風造成電塔倒塌,6月6日金山萬里大雨也造成核一廠的電塔倒塌,而使即將除役的核一廠提早停機除役。我們知道,921大地震時全台電塔倒塌6百多座,雖有停電並沒有很嚴重。但因台電兩大345KV高壓輸電線路中的第一回路與第二回路交會於中寮變電所,導致風險集中。中寮到龍潭線的345KV路線因電塔傾倒受損,導致彰化以北全部停電。

1999年7月29日台灣發生大停電,那是因為豪雨在台南縣的326號電塔倒塌。正好台電兩條電力輸配線的電塔在當地交會,而該電塔倒塌,電力無法輸出,造成台電8成以上電廠因低壓震盪而跳機,使得台灣全島停電。後來台電花了千億元來做第三供電網路。而這一次和平電廠的東澳電塔倒塌,說明了台灣缺電的問題並非只是供電、發電廠不足的問題。台灣這次會造成限電危機,主要關鍵是輸電網路的不耐或容量不足。 8月4日新聞報導經濟部李世光部長要求台電改善電網強韌度。

前瞻綠能應建置「大電力無線傳輸網路」

那麼前瞻綠能建設應該做什麼計劃呢?我認為最重要的就是能替代電塔傳輸系統的「大電力無線傳輸網路」的建置、至少是關鍵技術的研發。也就是要建置大電量電力的無線傳輸網。就好像家裡除了要有室內固定電話,也要有無線通訊的手機一樣。

這件事情有可能嗎?我上個月寫了一篇近乎玩笑的文章「水陸兩棲快充電池浮水車,救台灣」發表於7月15日的 《台灣英文新聞(Taiwan News)》「時評」上。文中提到「水陸兩棲浮水車」要從外太空來充電。文章刊出後我們也有收到讀者投書、說在 2016 年日本FOMM公司也已經有浮水車的設計及販賣(2016年9月5日、自由時報)。但是日本浮水車並非由天空中來充電。

這兩次的颱風(尼莎及海棠) 對我們指出前瞻綠能計劃最重要的研究方向, 就是要能夠替代台電的電力傳輸系統。也就是在浮水車這篇文章中提到的「隔空充電」的系統要盡速建置。

美國太空電廠計畫 ─ 從外太空來供電

其實從外太空來充電這個想法,並非我的創見。早在1968年、美國太陽能協會的理事長就提出此概念來。美國太空總署(NASA)在1977年之前也提了兩次太空電廠計畫案,要發射四十顆地球同步軌道的「電廠衛星」系統。只是後來美國因為能源部(DOE)的成立,把這個計劃從太空總署(NASA)手中移到能源部去,而能源部主導者只想推動核能發電(包括核融合),而使得太空電廠的計劃因缺少經費執行而胎死腹中。我在1996年5月24日核四國際標由美國奇異(GE)公司得標興建後,也曾經提出台灣應該發射太空電廠衛星以及致力於大電力無線傳輸的研究。而且用了一個月的時間(1996年11月份)跑了22個城市,在美國各校區演講太空電廠。目前有許多學者及名人都曾經是我當時的聽眾,包括幾位台大電機系教授、中研院研究員,甚至包括台中市林佳龍市長等。

今天我再次提出做大電力無線傳輸研究的重要性,主要是這方面的研究會是勝過「物聯網」的更大科技突破。我們看到在手機無線充電逐漸普及,而這是小電力的傳輸,那麼大電力的無線傳輸有沒有可能?當然可以。其實在Discovery上面也有這樣的節目,介紹大電力無線傳輸的研發近況。目前的實驗已經是從地面傳到超越5公里的空中都已經實驗成功。當年美國太空總署的規劃是從36,000公里的地球同步軌道上面,安置40顆聚光型太陽光電收集器衛星,然後由這40顆衛星將所發的電力以微波方式無線傳輸送到地面上的任何地方。 我曾經在〈地熱龜山 綠色宜蘭〉以及〈宜蘭最該爭取的前瞻是建設宜蘭綠能〉的文章裡面建議宜蘭縣政府,可以在龜山島挖一個大約2,000公尺深的CEEG地熱井,並且在那邊做地熱電廠。發出來的電力有兩個選擇,一是用20公里的海底電纜將電力送到核四廠。另外一個方式就是用無線傳輸的方式,將電力直接送到核四廠。當然核四廠區要建微波接收站。

我想這樣的建設,會比目前在綠能前膽建設裡面列出的任何一個計畫,都更前瞻性、而且對台灣也更重要。希望台電公司或負責規劃綠能建設的政務委員,能夠看到這樣的建議,而撥款給宜蘭大學及宜蘭縣政府,來做這一個對台灣的供電安全最重要的綠能建設。

其實像這樣大電力無線傳輸的計畫,我也曾經在嘉義市的綠能相關的顧問會議上面,對嘉義市涂醒哲市長提出建議過。大约是兩年前,我當時的說法是可以在嘉義市長室旁找一個大樓樓頂,直接對玉山山頂做無線的傳輸。在玉山上只要建一個微波接收站,那麼玉山就可以全年都不用擔心沒有電的問題。很可惜這樣的建議嘉義市政府沒有聽進去,但有出現在會議紀錄上面。而同樣是市府綠能顧問的成功大學電機系教授們,也沒有聽進去。所以我想如果沙崙科學城要做這樣的計畫,其實也可以就近與成功大學電機系合作,不然就應該把錢投到宜蘭類似的計畫。

以宜大城南基地、龜山島、核四廠建立「大電力無線傳輸網路」實驗站

例如說以宜蘭科學園區或者宜蘭大學城南基地、與龜山島之間來做實驗。當然一個是大電力發射站、一個是接收站。如果能夠在龜山島挖2,000公尺的地熱井,建成地熱電廠,那麼龜山島就可以變成一個供電站。但是開始的時候,電從哪裡來這件事情可以先倒過來做,以宜蘭大學城南基地或者旁邊的宜蘭科學園區做大電力發射站, 而在20公里外的龜山島做接收站。只要這樣的計畫作成功,那麼我們台灣就擁有可以大電力輸20公里的能耐,那麼進一步也可以在核四廠與龜山島之間傳輸,甚至在和平電廠以及可以看到的某一個山頭中間傳輸,然後再轉傳到龜山島,這樣只要兩站就可以將和平電廠的電力直接送到核四廠裡面去。這也達到了經濟部長李世光所要求的強韌的輸電系統。除行政院綠能前瞻經費及台電公司之外,我也大膽建議:和平電廠應該撥出十億元來做這樣的真正前瞻的綠能計畫——「大電力無線傳輸網路」的建置 。

2011年我曾經申請一個專利(I350627),直接由地面對空中飛船供電的一個專利。後來我們也已拿到了發明專利,名稱是「空中定位浮具之輔助電力供應方法與系統」。其實這個計畫,是我在2007年應徵太空中心主任時提出的一個概念,與目前經緯公司董事長羅正方博士共同討論而提出這樣的一個概念。也就是說在大氣層大約20公里高度比較無風的平流層上面,設置一些飛船作為台灣整體國土監控及防災的一個系統。在這個飛船上面我們也可以放置接收以及發射微波的系統。於是這樣的一個飛船系統、就可以變成供電到台灣各地的大電力無線傳輸系統。也就是說我們可以用這樣的一個低軌道飛船系統,來取代在36,000公里外的「電廠衛星」系統。這是一個簡單、而且具體可行的一個大電力無線傳輸的方式。由於平流層距離地面也大約20公里。所以從宜蘭到龜山島,或者說從龜山島到核四廠的大電力無線傳輸,就可變成地面上能夠做的模擬太空供電的一個場合。我建議這樣的計畫,應該列入到前瞻綠能計畫裡面去。

如何以深層地熱電廠取代核電廠

在7月27日我們在沙崙科學城舉辦了一場「台灣地熱產業發展論壇」的研討會,當時我的演講題目是「如何以深層地熱來取代核電廠」。在其中我當然主要是將已經發表過的四篇文章:1、編千億元綠能預算,變核二為地熱電廠2、再論如何將核電廠轉變成地熱電廠?3、油管地熱管、雙管齊下救缺電4、四論核四怎麼辦?集中報告。

在結論時我更具體建議,應該花數億元來挖6公里深的地熱井。這口井可以挖在沙崙科學城裡面,因為這樣可以證明台灣任何地方都可以做深層地熱。或者挖在原先新北市政府與工研院合作的四磺仔坪,這樣可以證明核一、核二廠可以快速轉變成地熱電廠。或者挖在利澤工業區宜蘭縣政府環保局前空地,這樣可以證明核四廠可以快速變成地熱電廠。我認為沙崙科學城最應該做的計畫只有兩項:大電力無線傳輸及挖6公里深地熱井。

什麼計劃不需要做

除了上面提出應該做什麼之外,我想在這裡也要提一個「什麼計劃不需要做」的原則性的問題。也就是說在沙崙科學園區的計畫裡面,我認為有些計劃可以不必要做的。例如說原先在沙崙科學園區要建置無人電動車測試場。 這當然也算是一個不錯的計劃,但是,這個計畫有需要一定要在沙崙做嗎?這就不一定了。因為在台灣大學的校區裡面,已經有這樣的無人車在測試。而且8月5日,我們也看到台北市也引進了無人小巴,而且是在信義路上面正在做測試。換句話講,興建無人車的測試場這件事情、沙崙並不是唯一的,且也不是最佳的地點。無人車在沙崙科學城裡面測試,之後最終的目的是「上路」。而在走到「上路」的最終目的之前,確實需要有一個測試㻛地。諸如說沙崙或台灣大學校園,但目前既然已經有台大以及台北市的測試了,那麼沙崙這個無人車測試計畫的必要性就降低了。當然是不是一定不做、這是可以進一步討論的。

另外我們也看到在沙崙科學城計畫有編了16億元,要做好幾個「綠能投(融)資第三方檢測驗證中心」的計畫,而且大部分集中在風力發電。我個人認為,這方面的計畫也可以免了。因為我們已經看到,銀行界已經投入這樣的計畫,這樣的討論也不少,例如8月2日的自由時報的新聞:政院拚綠能,擬設信保機制。叧一個理由是目前海上風力發電已經是國際廠商在主導。據我們所知,原來推動海上風機主要是兩家本土公司(永傳跟上緯)。因為台灣風場好且能源局公告的每度電收購價高,海上風機的收購費率使廠商獲利幾乎是國際行情的兩倍。在此狀況之下很多國際廠商都準備進來競標。我們了解永傳及上緯這兩家公司的主導人,目前也已經與國際廠商合作,換句話講就是出脫股票獲利了結了。那麼在這樣的情況之下,真的有需要再為這些國際大廠來考慮銀行融資的事情嗎?我個人是認為不需要的。

地熱發電是綠能應沒有疑問,若有碳權證明就可向國際銀行團申請以碳權抵押貸款來挖井建廠,但利澤地熱電廠申請碳權、何時可取得碳權證明?環保署說審查需要一年的時間。對綠能廠商來說,所謂「綠能投(融)資第三方檢測驗證中心」的計畫並沒甚麼意義,因為台灣目前就有許多家國際級的第三方檢測驗證公司。倒是加速地熱發電等綠能廠商申請碳權比較實際。另外也有一個這樣的計畫,說要找一家地熱廠商估算其發電成本。我想這也是不太必要的計畫,刪去可也。

綠能建設寜缺勿濫

綠能科學城的建設,我想最重要的是要提出真正具前瞻性的計畫。如果不能把錢用在刀口上,那我想應該寜缺勿濫,不要把寶貴的綠能建設資源,投在沒有什麼作用的建設上。科學城目前列的這些計畫,怎麼變出來的老實講我個人也是相當好奇。因為在我看來,這倒像是工研院綠能所執行的計劃,分一些到沙崙科學城來掛名,爭取前瞻特別預算經費而已。這樣的計畫有何前瞻性及重要性、對台灣的綠能產業的推動有多大的作用?我們是十分懷疑的。

政府需要做或許的是將這樣的錢用到產業界上。最近讀了一篇有關英國政府準備在Cornwall小鎮作1MW的地熱電廠的文章。其中有這樣的一句:「保證挖到熱源,不然將投資資金退回」。不管這是英國政府或是保險公司提出,英國地熱計畫是以這樣的投資保證方式來向全民募集綠能資金。如果我們政府推動地熱發電計畫也能夠用這樣的方式,那麼台灣的地熱發電的綠能建設,就可以依能源局規劃2025年達200MW。而政府真正需要花費的經費其實並不是非常多的。


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