以環境為名 - 德國再生能源之旅

 

以環境為名 - 德國再生能源之旅

德國第二大城「漢堡」,是世界上少見在市中心有一個湖泊的美麗城市。在眾多大型的觀光柴油船當中,有一艘太陽能船,名叫阿爾斯特之光(Alstersonne)。它是由世界頂尖的太陽光電設計公司Kopf所設計,是全漢堡最先進的一艘遊艇。阿爾斯特湖可以說是漢堡人心中的珍珠,因此只允許大型觀光船,警察巡邏艇以及風帆、獨木舟、龍舟等的運動船在湖上航行。嚴格的管制措施,維護了阿爾斯特湖的寧靜氣氛,也保護潔淨的環境不被油汙、廢氣所污染。

採訪/撰稿 林佳穎
攝影/剪輯 陳錦彪

阿爾斯特之光以電動螺旋推進器無聲無息地前進,充飽電力可以行駛12小時以上,持續120140公里,在蓄電池的輔助之下,時速最快可以達到15公里。當阿爾斯特之光結束行程,光電池製造的多餘電力,透過電網連結,還可以輸送到漢堡的市電電網中。

自從工業革命以來,德國就是世界工業強國之一。1970年代全球能源危機爆發,沒有油礦的德國深受警惕,於是積極地推動再生能源政策。1986年車諾比爾核爆事件,更讓德國對核能發展踩了煞車,也再一次確立發展再生能源的正確性,於是再生能源產業逐漸在德國立下基礎。

 

1996年成立的Solon公司,現在是歐洲最大的光電機組製造商之一,目前有著全世界最先進的光電機組。位在溫帶地區的德國,日照量只有亞熱帶台灣的三分之一。先天條件的嚴苛限制,反而讓他們更處心積慮地提升太陽光能的利用效率。一般底座固定式的光電機組,最大發電效率約是裝置容量的20%,而Solon研發成功的自轉式光電機組,會隨著最大日照方向,在水平跟垂直兩個向度轉動,讓發電效率整整增加一倍,達到40%。每一座可以產生6.59.3千瓦的電力,大約是台灣二到三戶人家的用電量。提升發電效率的關鍵秘訣,就在於光電、電機、電子系統,突破性的跨領域技術整合。

 
德國三十年來持續發展再生能源,如今不只光電科技領先全球,同步發展的風電科技,一樣也有了傲人的成就。在德國北邊Aurich的一個農場上,風力發電機製造商Enercon架設了35支風力機。每一支的發電量可達到1.5MW,可以滿足當地1200戶住家的用電需求。光這一個風場有52.5MW的發電量,就可以提供四萬多戶住家使用。

 

設置這個風場的Enercon公司,是德國頂尖的風力機製造商。1984Enercon正式成立,當時製造的第一台風力渦輪機E-15,發電量只有55KW。有著頂尖的工程師及技術人才,以及堅持研發的信念,Enercon幾乎每兩年就有新機型上市。十年後研發成功的風力機E-66,發電量已是第一代機型E-15的三十倍。

 

對德國來說,研發再生能源不只是尋找石化燃料的替代品,建構德國能源自主的基礎工業,更是新一波綠色能源產業的契機。2005年德國的電力供應來源中,再生能源的發電量已經超過百分之十一,每年出口的再生能源設備銷售額高達100億歐元,相當於4,000億台幣。德國再生能源市場已發展成穩固的工業。德國目前擁有全世界最大的風力發電市場,全世界第二大的光電市場,以及歐洲最大的光熱利用市場。至於生質能跟氫能也有領先地位。再生能源已是德國最強的出口工業之一,超過150,000人在這個產業工作。

 

再生能源在德國還有一項重要的發展領域是在熱能利用的部分。因為在德國,最冷月平均溫度只有兩三度左右,就算零下十幾度也是司空見慣。因此對抗冰凍的低溫,建構區域性的熱水供應系統,確保民生用水跟暖氣使用,一直是德國重要的建設議題。但是燒光瓦斯以取得熱水跟暖氣,也不是辦法。

 

二十年前,德國人把腦筋動到地下,開始鑽研利用地熱的可能性。在德國東北邊Neustadt-Glewe,傾眾人之力設立的一座地熱供應站,讓德國二十年來的夢想趨於實現。 

這座主要由當地市政府與能源公司集資興建完成的地熱廠,除了在冬天用水尖峰時段必須加開瓦斯補足水溫之外,絕大多數時間根本不需要任何的燃料。每年消耗的能源只有原本的十分之一,減少了六千噸的二氧化碳排放。這個跨時代的科技結晶,徹底顛覆了幾千年來「燒水」取暖的基本概念。

向地底取熱的概念是這樣的:從地下兩千多公尺的含水層抽取熱水到地表,利用熱交換器把地熱的能量轉換到自來水管中,吸收地熱後的溫水就輸送到住宅跟工廠,再將變冷的地下水加壓打回地底,以免地層下陷。

 

這個地熱廠,光是設廠及管路設備就耗資一千八百萬馬克,差不多是三億台幣的高價,卻只供應一千多戶住家的暖氣及熱水,平均成本是一般成本的兩倍。然而地方政府及當地的能源公司仍然願意補貼價差,持續投下大筆資金以維持地熱廠的運作。

促使德國再生能源研發義無反顧的關鍵因素,是德國政府在兩千年頒布的EEG再生能源法案。法案保障收購國內所有再生能源發電量,並且制定不同的獎勵費率,加速民間投資再生能源產業。這樣做的主要原因是,第一德國不願意像以前一樣依賴進口能源。第二,德國社會的整體環保意識的支持,第三則是京都議定書的國際責任。

 

據德國估計,其境內的地熱潛能,是目前全國所需能量的六百倍。德國政府除了繼續發展所費不貲的地熱熱能,還要鎖定目標發展地熱發電,預計未來全國百分之六十的供電比率都能來自地熱發電。就這樣,最新的地熱發電設備,就加設在原先Neustadt-Glewe地熱廠旁邊。 

話說回來地熱到底要怎樣用來發電?這一切都拜科技進步之賜。德國科學家找到一種在攝氏三十度就可以沸騰的有機液體,再一次的利用熱交換器把地熱熱能轉換到有機液體中,沸騰的蒸氣氣流就可以推動渦輪機來發電。發電完剩餘大量的地熱,還可以繼續供給社區使用。

 

2003年底開始運轉的這組地熱發電設備,發電量只有230 KW,只能供給五百戶住家使用。然而對德國人來說,投資小型的先驅計畫,是為往後更大型的計畫做暖身運動。就在明年2006年,一座二十倍發電量的地熱發電廠,也就是將近四百萬瓦的地熱發電廠,即將正式運作。

 

現在德國另一項重要的再生能源是-氫燃料電池。氫氣發電是當代最具潛力的一種再生能源。氫燃料電池能把氫氣跟空氣中的氧結合產生電力。發電過程唯一的廢棄物是-純水。

 



氫氣公車運行計畫是由歐盟發起的潔淨都市交通計畫,在歐洲九大城市分別執行。漢堡的氫氣公車計畫HH2,由漢堡政府(HHA)、能源公司(HEW)、英國石油(BP)、克萊斯勒等國際企業,共同出資合作研發。漢堡現在有三輛氫氣公車,每天在市中心行駛。採用電動引擎的氫氣公車沒有噪音、沒有廢氣,比柴油車更安靜更舒適。

 

然而漢堡有一個更具前瞻性的規劃,是利用風力發電產生的電力,電解水產生氫氣,提供氫氣公車使用。如此一來,漢堡的運輸系統將來再也不需要任何的石化燃料。

 

從太陽能發電、風力發電、地熱熱能利用、地熱發電到氫氣公車,對德國來說,再生能源不只是取代石化燃料。藉由能源改革,德國逐漸擺脫工業革命以來,石化燃料及石化動力機械對環境造成的污染,發展出跨時代的綠色能源產業。長遠來看,也讓德國擁有自主能源,脫離國際石油爭奪戰的威脅。

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