小水力

小水力 大創意

小水力 大創意

摘要
水,灌溉農田、孕育生命、給人清涼,還蘊藏著源源不絕的巨大能量。不用燃料、沒有污染,發揮創意,小小水圳也可以成為電力來源…

炎炎夏日,都市人躲在冷氣房,但是花蓮南華村的孩子們,有不一樣的消暑辦法。這裡是個水圳圍繞的鄉村,一年多前,發明家陳仁性在這裡架了一台微型垂直軸水力發電機,點亮水圳旁的燈光。

台灣有完整綿密的水圳,根據能源局估計,小水力發電的裝置容量,可達500MW以上,豐沛水力是隨手可得的資源,卻沒有被妥善運用。

今年7月,環保聯盟和花蓮初英山協會等團體,合作舉辦全國小水力競賽,希望喚起大眾對小水力的重視。來自各地十幾所學校的大專生、高中生,發揮創意,用各種回收材料設計水車,希望能發出最多的電力。

經過第一階段淘汰,第二回合比賽來到社區,各個隊伍扛著改良過的發電機組,實際在水圳裡組裝,準備一較高下。台大學生利用鋁板與寶特瓶兩種材料,製作水輪機,整個發電機組的成本還不到1400元。

慈濟高中用壓克力板製作水車葉片,並且製造水的高低落差,體積雖小發電效果還不錯。比賽除了請專家教授來當評審,社區居民也可以參與投票,學生們不但要操作,還要詳細說明,讓大家了解設計的原理與優點。

得到大專組第一名的台科大,學生模擬魚的尾巴,設計出垂直軸的水車。台科大師生製作了各種葉片模型,研究什麼樣的葉片可以發出最大功率。學校裡還有一個風洞,測試各種發電機的發電效率。

有些學校很早就開始利用水力,台中東勢高工在2009年就裝設了水力機組,大水車用來揚水提供生態池水源,小水車則是用來發電。東勢高工綠能園區的發電系統,除了小水力外,還裝了太陽能和蓄電池,太陽下山後可倚靠水力,沒有水時則仰賴太陽,電力互相支援。不但可以供應園區夜間照明需求,多餘電力還可以存到鋰電池,提供電動機車使用。

東勢高工還模擬抽蓄式水力機組,白天利用太陽能多餘的電,將水抽到水塔,晚上再取水發電。這裡的小水力發電已經持續運轉八年,比較大的問題是水量會因為旱季、汛期或颱風而變動,另外水圳垃圾也造成發電的困擾。

早期水力發電曾是台灣發電主力,像是台東的東興電廠、美濃竹子門電廠,發電年歲超過七十年,仍然穩定運轉,目前台灣水力發電占總發電量的2.5%,跟其他發電方式相比,成本低廉。近年來各地小水力有復興趨勢,新竹軟橋電廠就是其中之一。

水力是完全自產能源,也是再生能源發展的一環,政府計畫水力發電裝置容量,2025年將從現在的2089MW,提高到2150MW。台電與水利單位、農田水利會,目前正進行小水力普查,篩選出二十三個適合開發的潛力場址。

除了台電規劃的場址,民間對小水力電廠也躍躍欲試,但是昂貴的水力機組,降低社區居民或農民參與投資的可能,自發自用的微型水力,可能是更貼近農民的運用方式。

再生能源的發展,逐步走向分散而多元的發電方式,每個地方由社區開始,尋找適合發展的能源,讓更多創意找到實踐舞台,台灣的綠能產業才會有更豐富的樣貌出現。

 

 

熱門事件
學科
水文, 能源
縣市
  • 台灣
關鍵字
水圳, 小水力, 綠電, 公民電廠

水,灌溉農田、孕育生命、給人清涼,還蘊藏著源源不絕的巨大能量。不用燃料、沒有污染,發揮創意,小小水圳也可以成為電力來源

影片網址
工作人員

採訪/撰稿 張岱屏 陳佳利
攝影 陳添寶 賴冠丞 鄭嘉明,剪輯 陳添寶

顯示於首頁的學科

能源再生社會

能源再生社會

摘要
日本岐阜縣郡上市石徹白地區,海拔七百公尺,自繩文時代就有人居。是日本自然崇拜的發源地之一。這裡的杉木因為生長在豪雪地帶,成長緩慢、品質良好,二戰過後發展林業,是日本居民重建家屋的木材來源。

石徹白在昭和時代30年,人口有1300人,現在總人口只剩250人,65歲老人占了一半,中學校因此廢校,小學新生今年才6人。人口外移,讓石徹白變得安靜寂寥。街上少有人跡,肥沃田地也逐漸廢耕。就算田裡還有勞動身影,大多都是蒼老的面孔,成為日本所謂的限界集落,面臨消失危機。

為了拯救石徹白,NPO安樂故土石徹白理事長久保田政則,和當地居民試著發展觀光來留住人口,但努力多年依然失敗。直到2007年,受岐阜地域再生機構委託,進行小水力發電調查的平野彰秀來到這裡,改變,才開始萌芽。

「農村或山村雖然人口漸減,但這些地方本來不管是食物或能源都是自產,在尋訪過程中來到石徹白,發現這裡的人表達高度發展小水力的意願,所以就一起合作。」平野彰秀說。

居民高度接納水力發電和歷史因素有關。西元1924到1955年間,居民就曾組成石徹白電氣利用組合,利用鋸木用的水車,來發電提供村落夜間用電。這段歷程,讓有電機背景的久保田政則,有了投入的信心。

但重新嘗試水力發電,過程波折不斷。光發電機機型就換了三種,為了不讓水流大小影響電壓穩定,久保田政則還得自行研發調整電壓的裝置。2008年,水車總算穩定運作,率先供電給農產加工和NPO辦公室使用。

2003年,日本推動新能源利用特別辦法(RPS),規定電力公司要收購一定比例的再生能源。農業大縣岐阜縣開始思考,新設裝置容量較多的小水力發電設備,賣電來聘僱人力維護灌溉渠道。縣政府選定石徹白一號用水道做為示範點,但僅給居民微薄的管理費,加上這裡也是居民想蓋發電設施來賣電振興村莊的地點,因此引發反對。

自治會和縣府協調討論後,決定在石徹白設立兩座發電廠:一座由中央和郡上市出錢;另一座則由村民自行建造。為了確保發電和農村再生可以緊密連結,居民並不躁進。他們組成發起小組,討論了半年,才確定了要以合作社的方式來發電。

番場清流發電所在2016年6月啟用,一年發電量是71.1萬度,足以提供石徹白全村用電。由於日本政府在311核災後,為了大力提升再生能源,推出電力收購制度,收購價高達每瓩34日圓,居民決定把所有的電都賣給中部電力公司,拿賣電所得來清償成本,並且振興農業。

黑木靖一本來是IBM的資深員工,但對農業一直很有熱情。2011年初,他決定辭去工作、專心務農,妻子擔心生計問題,曾經大力反對。但石徹白的小水力發電,解決了黑木太太的部分憂慮。

「地方上設有發電所的另一層意義是能創造工作機會,我自己也有承接一些工作,生活因此得以維持。」黑木靖一表示,水力發電的賣電收益,一部分被用來復耕荒廢農地,「在這筆賣電收益的幫助下,我們可以進行大範圍復耕,並進行農產品的販賣。最終期待農業可以成為居民賴以維生的支柱。」

小水力發電所帶動的改變契機,讓人口開始回流石徹白。返鄉加新移民共有十二戶。平野彰秀一家也是新移民之一。      

平野彰秀表示,過往經驗讓他們學習到,以經濟成長為前提的社會終將無法維持。如果以全球規模來解決能源與資源匱乏的問題,並不容易,「但如果以地方為基點,每個地方各自克服自身的問題,說不定可以找到出路。」

平野彰秀的思考,在311核災後蔚為主流,加上電力收購制度的經濟誘因,以市民為主體的發電組織愈來愈蓬勃。比如福島縣的喜多方市,便集合了個人、企業、銀行與地方自治單位,一起來經營電力公司。

不僅核災地區以此重建,東京居民也思考透過市民發電,做為反核的基礎。川崎市民發電所把市民電廠的發電所得,用來支援福島災民,並藉此讓社會與電力公司明白「我們自己也可以發電、不必仰賴電力公司」。

不同於傳統、由電力公司掌握的發電方式,市民電廠的所有權,是所有共同出資的市民組成的合作社所有;發電用途可由合作社決定,產生的利益,回歸地方。

根據日本經產省統計,日本的再生能源,從2002年通過新能源利用特別辦法後就開始成長,但2003到2008年間,年均增長率僅5%,2008到2012年,也僅增加8%,直到311核災與電力收購制度的雙重影響,才讓再生能源在2013年一年就飆升32%,其中又以太陽能發展最快速。

2010年,日本再生能源占比是9.6%。2013年是11%,2017年已提高至14%。由於日本在2039年,要將再生能源占比提高到24%,而相較於地熱或風力發電,中小型水力發電不須經過環境影響評估審查,讓經產省也開始把發展重點轉移。

目前經產省著眼的,是裝置容量三萬瓩的發電設備。但這種規模的發電裝置,很可能必須建新的攔河堰,影響生態。曾受環境省委託調查水力發電潛力的學者小林久表示,不同於經產省的調查方式,環境省把發電規模限縮在一千瓩,發現兩者得出的總發電量一致。目前試驗的結果,也發現一千瓩規模的發電裝置,對環境幾乎沒有新的衝擊。

小林久主張,無論考慮環境衝擊或能源轉型,未來水力發電方向,都不該再回到傳統的大資本結構去推動,而必須以地方視角去思考。

除了石徹白,三重縣的多氣町,也開始發展小水力發電。

三重縣多氣町伊勢和村被環山群繞,因地勢關係而缺水,只能種耐旱雜糧。1808年,西村彥左衛門思考建渠,1820年開始鑿山越嶺,終於在1823年完成長達30公里、可灌溉5400公頃農地的立梅用水。2014年,立梅用水被登錄為世界灌溉設施遺產,促使當地居民思考如何維護措施,也帶動社區看見存在已久的,如獸害、休耕、人口流失等問題。

眾多問題等待解決,如何著手?居民想起中部電力公司早期在櫛田川上游興建的水力電廠,也去參訪石徹白的成功案例,決定發展小水力發電。但實際操作才發現,立梅用水存在落差太小、難以發電的困境。幸好遇見研發小水力發電的協和顧問公司,問題才獲得解決。

小水力發電正式在多氣町轉動。不同於石徹白透過賣電來活化農村,多氣町思考的是,如何讓能源與生活更加緊密結合。他們把小水力發的電,用在避難所的照明、消防車的電瓶充電。此外也設置了幾部電動車,用來支援長者購物、就醫和巡邏。同時電力還被用於電網,來解決農作物被野生動物破壞的問題。被保護下來的農作物,會被送到農產加工廠做成產品。目前加工廠的部分電力,也由立梅用水提供。擴大發電成本來源,就倚靠農產加工品的販售來進行。

立梅用水,不僅成為活絡農業的軸心,同時也更緊密連結村莊的每個人,而這正是居民不願意賣電的關鍵。立梅用水堅持不賣電的思考,不僅是農村再造的核心,同時也是日本目前市民發電急需突破的困境。

2014年,日本再生能源的發電量,比福島災前成長至少兩倍。以九州為例,太陽能發電量已超過九州電力公司的供電量。但當時電力公司卻以電網不能負荷為理由,中斷收購契約。

經產省表示,這是因為目前把核電當成基載電力先放進去,其次是火力,最後才是再生能源,「因此晴天太陽光電發電太多,就會導致供需失衡,如果不弭平差異、減少收電,就會發生停電。」

日本再生能源研究所所長飯田哲也表示,是否能妥善進行功率調整,的確是電力公司在面對收購再生能源時,會遇到的擔憂,「但更深層的危機感,則是擔心壟斷地位恐怕不保,所以才緊急暫停新契約的受理,中止讓再生能源上傳到送電線的申請。」飯田哲也說明,日本需要進行電網改革,透過電腦技術掌握電力需求與氣象預報,就可以仿效歐洲,以再生能源為基礎電源,電力不足時再添加其他電源。

日本市民電廠發展瓶頸,除了電網限制,還包括電力公司會以,再生能源間歇性發電會引起電壓波動、影響電力品質為理由,拒絕收購。茨城大學農學部地域環境科教授小林久表示,市民電廠的再生能源發電廠因為規模小,所以沒辦法做好品管,畢竟要多花錢,「因此一般來說都是由大電廠負責,但因為日本的電力公司長久以來壟斷市場,所以才會擺出一種按我的規矩辦事的姿態。」

值得注意的是,2017年起,日本政府進一步下修太陽光電、生質能與風力發電的收購價格,這些限制與政策,都影響市民發電的投入。不過小林久認為,電力收購制度本來就有極限,發展微電網,是未來勢必要思考的方向。

立梅用水,已經走在自己發電自己用的路上;至於石徹白,因為人口過少、投資發電成本過高,離架設微電網,還有一段距離。但平野彰秀並不擔心,深深相信石徹白蘊含著扭轉的可能性,而這正是他移居來此打拚的理由。

這樣想著、努力著,期待有一天,把能源的自主和選擇權,交給下一代。

 

熱門事件
學科
水文, 能源
關鍵字
水資源, 小水力, 綠電, 公民電廠, 能源自主

日本岐阜縣郡上市石徹白地區,海拔七百公尺,自繩文時代就有人居。是日本自然崇拜的發源地之一。這裡的杉木因為生長在豪雪地帶,成長緩慢、品質良好,二戰過後發展林業,是日本居民重建家屋的木材來源。

國外
  • 亞洲
  • 日本
影片網址
工作人員

採訪/撰稿 胡慕情
攝影/剪輯 賴冠丞

顯示於首頁的學科
Subscribe to RSS - 小水力