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再生能源是全球都關注的話題~~2013臺灣能源博覽會 9/21-23 不畏天兔，繼續展覽中......
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技術介紹
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生質能（ biomass energy 或 bio-energy ），係指利用生質物（ biomass
），經轉換所獲得之可用能源，如電與熱。根據國際能源總署（ International Energy Agency ）的統計資料（ IEA,
2003 ）顯示，目前生質能為全球第四大能源，僅次於石油、煤及天然氣，供應了全球約 11%
的初級能源需求，同時也是目前最廣泛使用的一種再生能源，約佔世界所有再生能源應用的 80% 。 截至 2001
年止，生質能供應約佔世界所有再生能源利用的 80% ，依地區而分，其中亞洲（不含中國大陸）佔 34.2% ，非洲佔 23.9% ，中國大陸佔
20.5% ，經濟合作發展組織（ OECD ）會員國（含歐美澳日等 30 國）則佔 13% （ IEA, 2003 ）。估計至 2050
年時，生質能將提供全世界將近 38% 的燃料需求及 17% 的電力供給，約為 206 EJ （ Hall, 1997 ） 。
依據行政院「再生能源發展條例 ( 草案 ) 」（ 2002
），我國生質能定義為「國內農林植物、沼氣、一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源」，因此生質物可泛指由生物產生的有機物質，例如
木材與林業廢棄物如木屑等；農作物與農業廢棄物如黃豆、玉米、稻殼、蔗渣等；畜牧業廢棄物如動物屍體、廢水處理所產生的沼氣；都市垃圾與垃圾掩埋場與下水
道污泥處理廠所產生的沼氣；工業有機廢棄物如有機污泥、廢塑橡膠、廢紙、黑液等。
由於廣義的生質物的種類非常多，因此依據各種生質物的物理與化學性質、密集度、經濟性的不同，在技術的分類上可依料源製備、轉換與應用方式作區分如下：
1. 料源技術：泛指料源的製備技術，如固態衍生燃料技術、富油脂藻類養殖 / 採收技術及陸生能源作物耕收技術等。
2. 轉換技術：
(1) 生物 / 化學轉換（ bio-/chemical conversion ）：如經發酵（ fermentation
）、酯化（ esterification ）等程序產生酒精汽油（ gasohol ）、沼氣（ biogas
）或生質柴油；或利用生物菌種等方法產生氫氣、甲醇等燃料。
(2) 熱轉換（ thermal conversion ）：如以氣化（ gasification ）、裂解（ pyrolysis ）方式產生合成燃氣（ syngas ）或燃油等。
3. 應用技術：如生質燃料用於車 / 船用引擎、發電內燃機、鍋爐、燃料電池等，或進行合成燃料精煉技術，以生產精密化學品等。
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固態廢棄物衍生燃料（ RDF-5
）係將生質物／廢棄物經破碎、分選、乾燥、混合添加劑及成型等過程而製成錠型燃料，其主要特性為大小、熱值均勻（約為煤的三分之二）、易於運輸及儲存，在
常溫下可儲存六至十二個月而不會腐化，因此十分便於利用，可將其直接應用於機械床式鍋爐，流體化床鍋爐及發電鍋爐等作為主要燃料或與煤炭混燒，目前已成為
全球生質能技術的主要發展趨勢之一。
目前國外發展以日本最為發達，已有十年以上之時間，主要以處理都市廢棄物為主，自 1988 年第一座 RDF-5
廠落成後，每年皆有新的 RDF-5 廠完工運轉，截至 2002 年底，已有 53 座 RDF-5 廠在運轉中，預計在 2005 年將達 62
座，以處理都市廢棄物為主，至於各廠之處理能力，由每日 5 t 至 300 t 不等，以處理量每日 11 t 至 30 t
所佔之比例最高（李宏台， 2003 ），其所產出之 RDF-5 可供作為水泥窯燃料，燃煤電廠輔助燃料，生產蒸汽或熱水事業之燃料，集中發電利用等。
RDF-5 技術的發展，在歐洲也獲相當之重視。目前歐聯各國由都市垃圾所產生的 RDF-5 總量，至 2001 年時已達
3,000 kt ( Gendebien et al, 2003) ，其中奧地利、芬蘭、德國、義大利、荷蘭及瑞典等國之 RDF-5
生產系統已建置完成；比利時及英國則處於發展中；丹麥及法國在過去曾生產 RDF-5 ，但因經濟因素而中斷。歐洲現行或未來對由都市垃圾所製成
RDF-5 的主要應用方式包括用於現場（ on-site ）或遠距（ remote
）的熱利用設備（如固定床或流體化床之燃燒、氣化及裂解）、用於燃煤鍋爐、水泥旋窯中之混燒（ co-firing ），以及與燃煤或生質物混合氣化（
co-gasification ）。
我國則自 1999 年起開始研發 RDF-5 技術，在經濟部能源局的支持下，工研院能環所積極投入研發，在 2001
年建立了先導型實驗工廠，並藉以完成多項廢棄物製成 RDF-5 可行性試驗，更 與 花蓮縣政府合作， 於
花蓮縣豐濱鄉建造完成國內第一座的都市廢棄物固態 衍生燃料製造示範廠 ，並已於 2004 年 6 月 24 日 正式啟用，進行示範運轉，
其處理量為 1,000 kg/hr ，最大處理量可達每日 24 t
；該技術並已移轉給業者，進行工業廢棄物固態衍生燃料之製造，目前正邁入燃料製造量產階段（工研院， 2005a ）。
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油脂性微生物係指能夠在微生物細胞內，蓄積油脂質超過 20%(w/w) 生質體的微生物（ Ratledge,
1989 ）。應用微細藻體中油脂作為液態燃料的研究則首推美國能源部的燃料發展計畫室自 1978 年至 1996
年間長期資助由藻類衍生可再生性運輸燃料的計畫，即水生物種計畫 (Aquatic Species Program, ASP)
，主要在進行含高脂質藻類經大量培養後再轉製成生質柴油的研究，並探討利用藻類固定火力發電廠排放的廢二氧化碳氣體之效率。在將近二十年的研究計畫中，發
展許多操控藻類成長的因素及其生長系統工程技術，可做為未來發展的參考 (Sheehan et al., 1998) 。
根據台灣屏東東港水產試驗所生物餌藻的研究成果顯示，不同的藻種所含的脂肪酸也大有不同，其中東港株等鞭金藻，含有豐富的多元不飽和脂肪酸族之 22 碳
6 烯酸 (4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexaenoic acid , DHA) ；而骨藻，俗稱矽藻，則含有大量的
20 碳 5 烯酸 (5, 8, 11, 14, 17- eicosapentaenoic acid, EPA) ( 蘇素美， 1999)
。我國是一個海島國家，地處亞熱帶，西部沿海地區氣候適於藻類的養殖，除了再生燃料的取得外，附加固定廢二氧化碳或處理廢水，值得加以研究開發，在系統開
發時，可先 將高附加價值物質，如 DHA 、 EPA 不飽和脂肪酸
分離出來，再將其餘的油脂質作為生質柴油的原料，提高整體經濟效益，促進產商投資意願 ( 盧文章等， 2004) 。
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( 三 ) 陸生能源作物 ( 油酯類 / 醣類 / 澱粉類 ) 耕收技術
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能源作物並無明確之定義，一般而言係指能快速生長、易於栽培與採收、高單位面積產量、且容易轉化為發電燃料與運輸用燃料之
植物。農作物中所含的許多成分都可以開發成為生物能源，其中用量最多、用途最廣的有油脂、糖、澱粉、蛋白質、纖維等。目前國際間以農產品做為可再生原料方
面，最突出的領域當屬能源作物（或稱為生質作物），其範圍廣、數量大、效益顯著。全世界對於種植能源作物作為能源燃料的發展，已有相當長的時間，主要的能
源作物包括下列三大類，即澱粉及糖類作物、油脂作物與生產類似石油脂碳氫化合物植物。
澱粉及糖類作物之生質可轉換成酒精，發展最有名的國家如巴西及美國；油脂作物之油脂可用化學方法處理，製成生質柴油，如歐洲國家以油菜籽油、美國以黃豆油
及馬來西亞以棕櫚油製造生質柴油；此外，生產類似石油脂碳氫化合物植物，可由其枝葉提煉出類似石油之碳氫化合物汁液。我國目前僅有小部分試種及進行相關評
估工作（ 工研院， 2004) 。
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為了降低溫室氣體排放，酒精被視為有潛力取代汽油的運輸燃料，為求商業化，生產成本必須降低俾能和化石燃料競爭。利用含糖
和澱粉的原料 ( 例如甘蔗和玉米 ) ，原料成本約佔酒精生產成本的 40-70% ( et al., 2002) ；木質纖維素
(lignocellulose)
是地球上數量最多最豐富的生質物，若能將酒精醱酵技術擴展到利用木質纖維素做為原料，將能降低酒精生產成本和增加燃料酒精的使用。
利用纖維素生產酒精主要可分為成四個階段，包括前處理 (pretrementment)
，即將纖維素和半纖維素從與木質素結合的複合物中釋放，使其容易進行下一步驟的化學或生物處理；第二階段係將纖維素和半纖維素 降解
(degeneration) 或水解 (hydrolysis) 以獲得各類單糖 (free sugars) ；第三階段則是
將六碳糖和五碳糖的混合物醱酵產生酒精；最後為產品的回收與蒸餾。
加拿大 Iogen Co. 投入四千萬美元以 25 年時間研究酵素法分解纖維素，目前已具有商業化規模 ( 徐敬衡，
2005) 。澳大利亞研究使用甘蔗、小麥及玉米等作物生產，或由木材加工副產品等原料釀製酒精，預期可釀製酒精約 4,400 萬加侖。我國對
木質纖維素衍生酒精燃料技術則尚待開發，僅有工研院曾進行相關評估。
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生物產氫法使用的微生物包括藻類和光合細菌在內的光合微生物，以及兼性厭氧和絕對厭氧的醱酵產氫細菌。目前生物法產氫技術
主要分為三類，包括暗醱酵法、光醱酵法與光合作用法 (Das and Veziroglu, 2001)
。光合作用產氫是以藻類或藍綠藻藉由光能進行之生物光解作用而產生氫氣，因此不具有降解環境中有機物的功能。光醱酵與暗醱酵則是以有機物為電子提供者，經
由醱酵作用將有機質分解，伴隨產生的部份電子則藉由特定之電子傳遞系統與產氫酵素，將電子傳遞給水體中的質子 (H + )
而產生氫氣。光合作用產氫之效率較差，且需要較大的操作面積，故不適用於地狹人稠的台灣；醱酵產氫法可分解污染物同時產生氫氣，因此較適合台灣發展 (
陳俊廷等， 2005)
。暗醱酵產氫比光合作用和光醱酵產氫之代謝速率快，操作條件要求也較低；光合產氫研究雖多並已取得一定成果，但暗醱酵產氫是生物法中最具潛能技術者 (
吳石乙等， 2004) 。
美國產氫計畫源自於 1990 年所通過的 Mastsunaga Hydrogen Research,
Development and Demonstration Act ， 1996 年美國國會通過 Hydrogen Future Act
(HFA) ，逐年提供 1 ~ 4, 000 萬美元給美國能源部專供氫能源開發的相關研究，而下一個 五 年度的 HFA
延長計畫，申請經費更逐年擴增到 4 ~ 6, 000 萬美元 ( 鄭幸雄 等， 2001) 。美國能源部部長並於 2004 年 4
月宣布，聯邦政府將提供 3 5,000 萬美元計畫贈款，加上民間基金款項 22,000 萬美元，將在 五
年內由加州州政府推動建造一條氫氣高速公路，並闢建氫氣加氣站。日本國際貿易與工業部於 1990 年提供約 30
億新台幣的經費，進行光合菌產氫、產氫酵素及厭氧醱酵產氫等研究 ( 鄭幸雄 等， 2001) 。目前歐盟第六架構計畫中，亦有將近 一
億歐元的經費支持 16 個氫能源利用及燃料電池的相關研究計畫。中國大陸自 1990
年開始，由國家自然科學基金支持進行生物產氫技術研究，其成果被評選為中國大陸 2000
年十大科技進展新聞。綜觀上述，足見國際上已大力推動氫氣能源的研究與發展。
國內目前對生質產氫的研究開發尚屬起步階段，較具規模的研究計畫計有國科會環工學門整合型研究計畫先以單一人工基質
(peptone 或 sucrose 等 ) 進行基礎性研究 (1998-2000) ，再探討複合基質產氫及程序組合應用 (2001-2003)
，目前係將前兩階段之結果整合應用於生質污泥，探討生質污泥再能源化之可行性（ 2004-2007
）。高雄第一科技大學亦在經濟部能源局支持下，進行「潔淨生質能源研究發展計畫」 (2000-2004)
，主要係針對啤酒廠廢麥粕及廢酵母等固態廢棄物，進行生物產氫與產甲烷串聯之研究。逢甲大學則在其專款補助專題計畫「以微生物程序生產氫氣能源」
(2000-2001) 中 ，探討產氫機制，並於 2004
再由逢甲大學專款補助「蔗糖醱酵產氫發電系統」科學教育展示計畫，利用蔗糖產氫，經?化接到質子交換膜燃料電池 (PEMFC) 直接讓 LED
燈泡發光之發電展示。（ Lee et al., 2004 ）
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依我國石油管理法第 38 條的規定，生質柴油（ bio-diesel
）係指以動植物油或廢食用油脂，經轉化技術後所產生之酯類，直接使用或混合市售柴油使用作為燃料者。 100% 純生質柴油稱之為 B100 ， 20
vol% 生質柴油混合 80 vol% 市售柴油的燃料稱之為 B20 ，其製作的方式主要有四種，分別為直接混合使用（ direst use
and blending ）、微細乳化（ microemulsions ）、熱分解（ thermal cracking ）和轉酯化反應（
transesterification ），目前一般所使用的生產方式為利用轉酯化反應。
轉酯化反應為醇與三酸甘油酯 (triglycerides) 間之化學反應，其原理為利用加入的醇類，將植物油中的成分 (
三酸甘油酯 ) 中的醇類取代，故與酯類的水解反應相似，僅是醇類取代了水。轉酯化反應依使用觸媒種類可區分為化學觸媒 (chemical
catalyst) 與生物觸媒 (biocatalyst)
兩種。利用化學觸媒生產生質柴油有流程複雜、需有醇類回收裝置、酯化產物難回收、所產生之廢鹼液排放、耗能較高等問題，因此近年來逐漸發展以生物觸媒催化
轉酯化方法製造生質柴油之技術。生物觸媒使用方式與利用化學觸媒相似，唯利用微生物分泌之脂解酵素 (lipase)
為生物觸媒，生成酯類。此法於反應完成後利用溶解度不同或密度不同進行分離，經過分離處理之生質柴油之黏度與柴油接近，且其分子結構與十六烷值與化石柴油
相似，因此可成為品質優良的柴油替代品，然而此法之缺點為轉化率較低，觸媒容易受短鏈醇類毒害而失活（陳志平， 2004 ）。
目前全世界生質柴油產量超過 150 萬噸，歐洲佔 80% 以上，德國是生質柴油發展最成功的國家，產能超過 110 萬噸 /
年；美國是歐洲以外的主要發展國家。現階段商業化的生質柴油製程係以 化學觸媒的
鹼製程為主，在料源方面，歐洲主要以菜籽油為主，美國為大豆油，日本則以廢食用油為原料，目前已有詳細的引擎測試分析、環境生態影響及油品保存運輸研究，
且歐美各國已有生質柴油加油站。 （工研院， 2005b ）。 經濟部
能源局也委託工研院能環所進行生質柴油製造生產與應用的相關研究計畫，經公開徵選程序遴選出位於嘉義之新日化公司合作興建示範廠，並在 2004
年建立國內第一座 3,000 噸 /
年以上之生質柴油生產示範廠，目前所生產的生質柴油提供各縣市垃圾車或客運車進行道路示範，由環保署補助購油價差。（工研院， 2005b ）
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利用厭氧微生物分解有機物以產生甲烷（即沼氣）已是習知的觀念，早在二次世界大戰期間就已有利用甲烷作為汽車燃料的實例。
厭氧醱酵產製甲烷之反應可分為三個階段，並由三大類細菌負責完成代謝途徑，包括水解菌、酸生成菌以及甲烷菌。第一階段由水解菌利用胞外酵素將複雜有機物分
解成醣類、胺基酸等物質，並於第二階段將上一階段的產物經由酸生成菌作用後，轉變成各種分子較小且構造簡單的物質，如揮發酸、酮類和醛類等物質。第三階段
為甲烷生成階段。在此階段中，甲烷生成菌將第二階段的產物轉化成甲烷及二氧化碳。
全世界每年從生質物經未控制的甲烷醱酵而進入大氣的甲烷量約為 250× 10 9 kg ，能量值為 1.42×10 18
J/yr ( 劭信， 1997) ，該能量若以生質燃料方式回收，則可取代部分的石油。大氣中甲烷主要是由自然和人為程序所產生，各佔 30% 與
70% 。美國於 1984 建立第一座生物能源示範廠，每天須處理 1000 噸乾重生質物，產生 10 13 J 的能量，此系統產生每 GJ
的甲烷費用為 6.7 美 元。美國已有 400 座之都市廢水處理設備採用厭氧醱酵進行處理並回收甲烷 (Spiegel et al., 1999)
，歐洲於 1994 年時 已設有處理工業廢水的厭氧設備 330 座 (Leal et al., 1998) 。
台灣的甲烷來源係以各生質及廢棄物為主，種類包括畜牧廢水 ( 豬隻糞尿 ) 、家庭污水 ( 污水處理廠 )
、垃圾掩埋場及各行業廢水 ( 物 )
。上述甲烷生產屬小型規模無法變成管線氣，利用方式只侷限於直接燃燒與產生電力，例如中小型養豬場用於保溫燈或者某些紡織廠之當作鍋爐輔助燃料。農委會及
農林廳曾輔導開發各種甲烷氣之利用，如高雄立大農畜公司建立 200
頭豬之糞尿處理系統，產生的甲烷氣直接供燃燒及發電之用；台糖公司竹南畜產研究所設立 10,000 頭豬之糞尿處理系統，產生甲烷氣做為 170
kVA 雙燃料引擎的動力，提供養豬場的電力。上述之甲烷氣發電，既提供電能也同時減少了大量有機廢棄物，減輕環境之負荷 ( 吳耿 東與李宏台，
2002) 。
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生物燃料電池（ bio-fuel cell
）是一種利用生物觸媒將化學能轉化成電能的裝置，其主要優點包括可由再生資源生產潔淨的能源；電力來源系統小而輕；不需要貴重金屬觸媒成本，可能比傳統燃
料電池便宜；可不需分離膜分隔陰極和陽極，設計可較簡單；生物燃料電池的燃料較安全且容易取得 (Katz et al., 2003) 。
目前全球在生物燃料電池的發展仍屬於實驗室階段，但在 2003 年， Akermin Inc. 成立，其主要目標是欲將
St. Louis 大學所發展的生物燃料電池技術商業化，以酒精為燃料，並希望不久的將來其效率能與直接甲醇燃料電池相當，同時也希望價格能更低
(Heydorn, 2004) 。利用微生物當生物觸媒主要缺點在於其電子傳遞效率低，目前主要利用添加電子介質以提高其電子傳遞效率，
Chaudhury and Lovely (2003) 發現一種微生物，其在鐵離子 (III)
的存在下可以代謝葡萄糖並直接將電子轉移到電極，其對葡萄糖所含電子的傳遞到電極的效率高達 83% ，但是其電流密度僅達 0.003 m A/cm 2
。我國現階段則有工研院與美國加州柏克萊大學進行相關之開發研究，並將生物燃料電池列為發展目標之一 ( 藍兆禾等人， 2003) 。
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裂解技術係 指由生質物／廢棄物所衍生製成的液態燃料，其可由固態衍生燃 料或廢棄物直接經無氧熱裂解（ thermal
pyrolysis ）等進一步製造程序產生，其程序又稱之為液化（ liquefaction
）。若經適當的純化過程，其熱值可有效的提昇，增加其利用的便利性。新近發展的快速裂解（ fast pyrolysis
）技術則係在高溫、缺氧狀態下，快速加熱廢棄物，並快速冷凝其所產生的氣體，以獲得合成燃油，且其產品非僅限於能源產品，如可生產高附加價值的特用化學
品。快速裂解的主要操作溫度略高於傳統裂解方法，約在 450 o C 至 600 o C
之間，停滯時間則小於一秒，由於快速升溫、迅速冷卻，避免二次裂解（ cracking ），因此可獲取最大液體產量，約達 75% 左右，另伴隨約
15% 的產氣及約 10% 的焦碳；而「最大液體產量」即可作為快速裂解的定義（ Bridgwater, 1999 ）。
裂解技術係 指由生質物／廢棄物所衍生製成的液態燃料，其可由固態衍生燃 料或廢棄物直接經無氧熱裂解（ thermal
pyrolysis ）等進一步製造程序產生，其程序又稱之為液化（ liquefaction
）。若經適當的純化過程，其熱值可有效的提昇，增加其利用的便利性。新近發展的快速裂解（ fast pyrolysis
）技術則係在高溫、缺氧狀態下，快速加熱廢棄物，並快速冷凝其所產生的氣體，以獲得合成燃油，且其產品非僅限於能源產品，如可生產高附加價值的特用化學
品。快速裂解的主要操作溫度略高於傳統裂解方法，約在 450 o C 至 600 o C
之間，停滯時間則小於一秒，由於快速升溫、迅速冷卻，避免二次裂解（ cracking ），因此可獲取最大液體產量，約達 75% 左右，另伴隨約
15% 的產氣及約 10% 的焦碳；而「最大液體產量」即可作為快速裂解的定義（ Bridgwater, 1999 ）。
國內在廢棄物 裂解利
用技術開發方面，已有數家廠商以廢塑膠與廢輪胎為進料，製造衍生燃油；而工研院能環所則在經濟部能源局的支持下已成功開發出廢保麗龍液化系統，目前已完成
處理量 100 kg/hr 與 300 kg/hr 兩套原型機組，並獲多項專利，也分別移轉給其他業者，目前亦採用快速裂解技術，完成 200
kg/hr
廢塑膠液化處理示範系統，正進行測試中。液化技術產製之衍生燃油具高熱值且運儲方便，可作為鍋爐之輔助燃料或直接使用於發電機，符合廢料自行處理與清潔生
產之環保與經濟效益。（工研院， 2005a ）
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( 十 ) 氣化 技術（ gasification ）
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氣化技術係指由生質物／廢棄物所衍生製成的氣態燃料，一般以氣化 （ gasification ）
程序為其利用之技術。
氣化程序屬熱化學轉換反應，係在高溫下進行非催化性的部分氧化反應，將含碳物質（如生質物／廢棄物或煤炭等）轉換成以氣態燃料為主，可供利用的能源。經氣
化反應所產生之可燃氣體主要包括一氧化碳、氫氣、甲烷等，可直接作為鍋爐與發電機組之燃料，供應所需之蒸汽及電力（吳耿東、李宏台， 2001
）；另亦有部分燃料油、焦碳、焦油、灰份等產物，可供作其他用途，如特用化學品等；此外，氣化所生產的燃氣，亦可轉化為甲醇，配合燃料電池之使用。
目前全球最積極發展生質物／廢棄物氣化技術的地區是歐洲，其他世界各國均在密切注意歐洲在氣化技術的發展情形，除因歐洲一向在環保方面具有良好的聲譽外，
歐洲現已成為全球生質物／廢棄物氣化技術最大的市場。根據預測，在 1999 至 2008 年間，歐洲生質物／廢棄物氣化系統數量將佔全球 42 %
之多，其他地區分別是日本 18 % ，北美 17 % ，東南亞 10 % ，拉丁美洲 5 % （ Heermann et al., 2000
）。現階段全球生質物與廢棄物氣化系統發展正由示範階段跨入完全商轉階段， Bioneer 、 PRM Energy 、 Foster
Wheeler 、 Lurgi Umwelt
為主要生產商用氣化爐之製造商。現階段全球以氣化混燒發電為主要發展目標之一，較受矚目的示範廠共有四座，包括澳地利 Zeltweg 、芬蘭
Lahti 、荷蘭 Amer 、及美國 Vermont ；以生質物為料源之 IGCC 廠計 6 座，規模均在 10 M W
以下，另小型固定床氣化系統有 13 座（ Kwant and Knoef, 2002 ）。
國內在廢棄物氣化利用技術發展上，工研院能環所過去數年在經濟部能源局的資助下，進行稻殼氣化回收熱能之研究，成功開發一 10
kWe 下吸式稻殼氣化反應爐，以及一 900 kWth 先導型循環式流體化床氣化爐，同時亦開發完成一 300 kWth
農業氣化利用示範系統，目前正進行各項測試工作，將有助於開發本土生質物氣化發電系統（工研院， 2005b ）。
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上述各項技術之 SWOT 分析茲綜合整理 如表 3-1-4 -1 所 示。
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表 3-1-4 -1 生質能技術 SWOT 分析
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技術
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優勢 (Strength)
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弱勢 (Weakness)
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機會 (Opportunity)
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威脅 (Threat)
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固態衍生燃料技術
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• 技術已臻成熟，國內亦已建立示範系統
• 建造成本較國外低廉
3. 產品易於儲存運輸與使用
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• 生產 / 利用體系尚未成熟
• 廢棄物性質與種類複雜
• 污染防治設備投資高
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• 大型垃圾焚化廠停建
• 傳統燃料價格上漲
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• 垃圾逐年減量，料源供應不足
• 環評作業耗費時間
• 民眾抗爭
• 相關管理法令均尚未臻完備
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富油脂藻類養殖 / 採收技術
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• 微細藻生長快速
• 可立體化培養，單位面積產量大
• 油脂含量高
• 台灣氣候條件適當
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1. 國內相關研究較少
2. 藻類培養環境不易控制
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1. 高單價附加產品回收
2. 生質柴油需求量增加
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1. 油品品質與產量較難控制
2. 研發成本較高
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陸生能源作物耕收技術
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1. 現有種植技術即可應用
2. 可結合觀光事業
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1. 國內相關研究較少
2. 需建立跨部會之協調機制
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1. 休耕農地可轉種能源作物，增加農民收入
2. 生質柴油等利用能源作物之需求增加
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• 受 WTO 農業補貼政策限制
2. 相關法令未完備
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木質纖維素衍生酒精燃料技術
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1. 料源較多
2. 價格較低
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1. 將木質纖維素取出糖類進行乙醇醱酵仍有技術上之困難
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1. 可與加拿大進行合作研發相關技術
2. 目前利用率低，值得開發
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• 相關產業並無明確的獎勵措施與法令
• 台灣土地有限，物料比國外貴
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厭氧發酵 / 光合作用產氫技術
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1. 無污染
2. 於常溫常壓下操作並不需提供額外能源，可消化廢棄物減少環境污染
3. 氫氣熱值相當高
4. 技術居於國際領先地位
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1. 技術仍在研發階段，未進入實用化階段，尚未有任何實廠化案例
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1. 能源工業中氫氣是極好的傳熱載體
2. 氫能可利用形式眾多
3. 物料來源豐富
4. 因應燃料電池動力的普及，氫能市場將有極大幅度的擴張
5. 台灣已有學術單位投入生物產氫的基礎研究，九年以上的深厚基礎，在基礎技術開發上，台灣不遜於各先進國家
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1. 日本、歐盟、美國等國家皆已投入大量經費進行全面整合性之研究
2. 各先進國家多已進入技術實用化開發階段，開始進行大規模戶外生物產氫程序示範。受限於學術界研發規模有限，台灣在生物產氫實用化上是較為落後的
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生質柴油技術
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1. 可直接替代傳統柴油或混合傳統柴油使用
2. 具有潤滑效用，降低引擎金屬之磨損
3. 具環境友善性及污染排放低
4. 生質柴油產製技術已臻成熟，國內亦已建立示範系統
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• 生質柴油與傳統柴油的價差偏高
• 柴油車輛為相對少數，且多為商用及公務用途，油價波動影響較大
• 台灣地區地狹人稠，能源作物種植成本偏高
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• 農政單位整體檢討農地休耕補 貼措施及提升農地利用效能
• 柴油自用小客車已陸續開放進口，柴油引擎技術亦已兼顧環保考量大幅提升
• 符合綠色產品規格，納入綠色採購範疇，擴大公務系統應 用
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• 在有限的農地資源下，油脂作物及酒精作物存在著排擠效應
• 國內廢食用油流向管制尚未建立，不利於未來料源的擴展
• 在現行法令規範下，生質柴油尚未能直接透過加油站業者銷售
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厭氧醱酵產製甲烷技術
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• 1. 已具有成熟的經驗技術
• 2. 使用甲烷燃料相對於石化燃料可以降低空氣污染且較低之二氧化碳產生量
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• 1. 台灣規模小，無法建立管線氣
• 2. 利用方式只侷限於直接燃燒與產生電力
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1. 料源豐富，各種生質物及廢棄物皆可利用
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1. 國外已有商業化發電廠
2. 相關產業並無明確的獎勵措施與法令
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生物燃料電池技術
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1. 可使用之燃料範圍廣
2. 反應溫度較低
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1. 電流密度低
2. 生物觸媒壽命較短
3. 尚在研發階段
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1. 3C 電池需求量高
2. 燃料安全性高且取得方便
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1. 能量密度不及直接式甲醇 / 乙醇燃料電池
2. 各種電池技術較成熟及價格低
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裂解技術
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• 國內已建立示範系統
• 產品易於儲存運輸與使用
• 系統容量不需太大即具經濟性
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1. 多以分選過種類較單純的生質物或廢棄物為料源
2. 國內研發仍需加強
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1. 國內廢塑膠處理仍待解決
2. 電子類廢棄物處理已成問題
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1. 廢棄物中原含有的重金屬與硫、氯等成分會部分留在產品油內，而限制用途
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氣化技術
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• 國內已建立示範系統
• 可處理種類、性質複雜的廢棄物
• 所需空氣量較直接燃燒時少，除塵設備投資低
• 剩餘氧量很少，可避免戴奧辛前驅物氯酚之產生
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• 應用規模不若國外大
• 技術層次高，操作訓練養成較不易
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1. 適合已具粉煤或燃油鍋爐者進行廢棄物氣化混燒，以解決廠區廢棄物問題
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• 市場及規模無法吸引國外大廠投資以吸取國外經驗
• 投資成本較高，國內法令尚未完備
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有關上述各生質能技術在國內外的技術發展指標之比較整理列於 表 3-1-4 -2 中。
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表 3-1-4 -2 生質能技術國內外的技術發展指標之比較
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技術項目
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國外技術發展指標
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國內技術發展指標
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固態衍生燃料技術
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1. 日本之發展 RDF-5 技術已有十年以上之時間，截至 2004 年底，已超過 60 座
RDF-5 廠在運轉中，預計在 2005 年將達 62 座，以處理都市廢棄物為主。至於各廠之處理能力，由每日 5 噸至 300
噸不等，以處理量每日 11 噸至 30 噸所佔之比例最高。
2. 歐盟各國由都市垃圾所產生的 RDF-5 總量，據估計 2001 年時已達三百萬噸。
3. 荷蘭已有 ROFIRE R 商標之 RDF-5 產品，係由 Kappa Roermond Paper Mill 所產製，其料源來自紙廠廢棄物，熱值達 5,670 kcal/kg 。
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1. 與日本 RDF-5 廠比較，國內技術在相同設置容量及處理流程下，本技術設置及操作成本可降低 1/3 以上。
2. 工研院在能源局之支持下，與花蓮縣政府合作，於花蓮縣豐濱鄉完成我國第一座 RDF-5 示範廠之興建（ 1,000 kg /hr 處理量），並將 RDF-5 技術移轉給民間業者。
3. 工研院與業界合作完成實廠混燒測試，在商轉之大型流體化床汽電鍋爐進行 RDF-5 與燃煤混燒，可符合環保標準，且鍋爐操作穩定，產汽量與爐溫變化小。
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富油脂藻類養殖 / 採收技術
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1. 美國能源部的燃料發展計畫室自 1978 年至 1996
年間長期資助由藻類衍生可再生性運輸燃料的計畫，主要在進行含高脂質藻類經大量培養後再轉製成生質柴油的研究，並探討利用藻類固定火力發電廠排放的廢二氧
化碳氣體之效率。在將近二十年的研究計畫中，發展許多操控藻類成長的因素及其生長系統工程技術，可做為未來發展的參考 (Sheehan et al.,
1998) 。
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1.
台灣屏東東港水產試驗所生物餌藻的研究顯示，不同的藻種所含的脂肪酸也大有不同，其中東港株等鞭金藻，含有豐富的多元不飽和脂肪酸族之 22 碳 6
烯酸 (4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexaenoic acid , DHA) ；而骨藻，俗稱矽藻，則含有大量的 20
碳 5 烯酸 (5, 8, 11, 14, 17- eicosapentaenoic acid, EPA) ( 蘇素美， 1999) 。
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陸生能源作物耕收技術
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1. 油脂作物之油脂可用化學方法處理，製成生質柴油，如歐洲國家以油菜籽油、美國以黃豆油及馬來西亞以棕櫚油製造生質柴油。
2. 生產類似石油脂碳氫化合物植物，可由其枝葉提煉出類似石油之碳氫化合物汁液。
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1. 我國目前僅有小部分試種及進行相關評估工作
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木質纖維素衍生酒精燃料技術
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1. 日本推行發展石油替代研究計畫，建立一座模廠每日處理 720 公斤的木質纖維可產酒精 150 -200 升 / 天。
2. 法國建立一座模廠，操作 50m 3 的醱酵槽進行酒精醱酵，其轉換係數為每消耗 1000 公斤的白楊木可產出 160-190 公斤酒精 (Ballerono et al., 1994) 。
3. 未來 5-10 年內木質纖維素衍生酒精燃料之成本若能降至生產 一升 酒精只需 0.2 美元 ( 台幣 6.4 元 ) ，則此項技術將具有競爭優勢（ Janusz and Jan, 1996 ）。
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1. 台灣尚並未針對木質纖維素的應用進行深入的研究。
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厭氧醱酵 / 光合作用產氫技術
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• 加拿大 Valdez-Vazquez 等教授 (Valdez-Vazquez et al., 2004) 以固體基質厭氧消化菌處理紙漿廢水可得 34 mmol H 2 /reactor 。
• 香港 Fang 等人曾以 CSTR 反應器形成顆粒污泥來進行蔗糖 ( 12.15 g /L) 之醱酵產氫，最佳產氫速率為 13.0 L /d/L 或 0.531 m ole/d/L (HRT=6 h) (Fang et al., 2002) 。
• Rackman 等人以填充床 (packed bed) 反應器形成自凝絮性細胞
(self-flocculated cell) ，進行葡萄糖轉化氫氣，最佳產氫速率達 34.1 L /d/L 或 1.39 mole/d/L
(HRT=1.5 h) (Rackman et al., 1998) 。
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• 國內目前之厭氧醱酵產氫技術，菌種以純菌或經馴化具產氫活性之污泥為主，基質則可分為複合基質、固態有機物及碳水化合物。
• 生物產氫系統主要是以批式、 CSTR 、 ASBR 、 CIGSB 、 UASB 等生物反應器來進行生物產氫程序，探討厭氧醱酵 / 光合作用產氫技術之基礎研究，但對於量產程序尚未 列入考量。
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生質柴油技術
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• 目前全世界生質柴油產量超過 150 萬噸，歐洲佔 80% 以上，德國是生質柴油發展最成功的國家，產能超過 110 萬噸 / 年；美國是歐洲以外的主要發展國家。
• 現階段商業化的生質柴油製程係以 化學觸媒的 鹼製程為主，在料源方面，歐洲主要以菜籽油為主，美國為大豆油，日本則以廢食用油為原料，目前已有詳細的引擎測試分析、環境生態影響及油品保存運輸研究，且歐美各國已有生質柴油加油站。 （工研院， 2005b ）。
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1. 經濟部
能源局委託工研院能環所進行生質柴油製造生產與應用的相關研究計畫，經公開徵選程序遴選出位於嘉義之新日化公司合作興建示範廠，並在 2004
年建立國內第一座 3,000 噸 /
年以上之生質柴油生產示範廠，目前所生產的生質柴油提供各縣市垃圾車或客運車進行道路示範，由環保署補助購油價差。（工研院， 2005b ）
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厭氧醱酵產製甲烷技術
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• 複合固體廢棄物的甲烷轉換係數為 0.188 -0.222 m 3 /kg VS(Cecchi et al., 1993; Mata-Alvarez et al., 1993; Owens et al., 1993) 。
• Mata-Alvarez 等人利用複合固體廢棄物進行甲烷醱酵可得甲烷產率為 3.35 m 3 /m 3 /day 。
• Sarada 等人 (1993) 則使用 CSTR 生物反應槽，利用番茄加工廠廢水進行厭氧醱酵，得相當高之甲烷轉換係數 0.420 m 3 /kg VS 。
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• 國內四前已開發之沼氣利用系統以垃圾掩埋場為主，包括 4 處垃圾掩埋場，約 30 戶中小型養豬場、 1 戶大型養豬場（二崙）、 3 處工業廢水處理廠（亞洲化學、環泰企業、統一公司新市廠）。 （工研院， 2005a ）
• 台糖公司竹南畜產研究所設立「糞尿處理系統」，產生的沼氣做為「 170kVA 雙燃料引擎」的動力，提供養豬場的電力之需 ( 台灣電力公司 , 2002) 。
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生物燃料電池技術
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1. 目前全球在生物燃料電池的發展仍屬於實驗室階段。
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1. 我國現階段有工研院與美國加州柏克萊大學進行相關之開發研究 ( 藍兆禾等人， 2003) 。
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裂解技術
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1. 目前國內外之廢塑膠裂解液化技術，大多止於先導工廠設立與試運轉。少數商業化個案，如日本富士再生公司，然其設備費用相當昂貴。
2. 國外之先導工廠，多引用快速裂解技術，可獲取最大液體產量，約達 75% 左右，另伴隨約 15% 的產氣及約 10% 的焦碳；多採用流體化床技術。
3. 國外液化料源主要為木屑、纖維等有機廢棄物，液體產物具有氫氧基，且含水量高，熱值低，並含有焦炭（ char ），目前僅能用旋風分離器（ cyclone ）分離，但效果不佳為其瓶頸。
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1. 工研院目前所開 發之裂解技 術，其產油率大於 60% 。
2. 與國外比較，國內技術可大幅降低造價成本及系統之佔地空間，均優異 50% 以上。
3. 已建立處理量 200 kg /hr 廢塑膠液化系統。
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氣化技術
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• 目前全球生質物與廢棄物氣化系統發展正由示範階段跨入完全商轉階段，並以氣化混燒發電為主要發展目標之一；以生質物為料源之 IGCC 廠計 6 座，規模均在 10 M W 以下，另小型固定床氣化系統有 13 座。
• 國外以直接發電為目的之生質物氣化爐，其燃氣熱值（以空氣為介質者）一般以 4 M
J/Nm 3 （ ~1,000 kcal/Nm 3 ）為目標，並希望焦油可降至 0.1 g / Nm 3
；若以混燒為目的，在不外加除焦系統，則使用流體化床氣化爐之燃氣含焦量約 10 g //Nm 3 。
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1. 工研院與業界及國外合作，進行廢棄物氣化可行性評估，結果顯示國內紙廠廢紙排渣氣化利用是可行的。
2. 工研院進行流體化床廢棄物氣化測試，若添加蒸汽作為氣化介質，則碳轉化率可大於 90 %
合成燃氣熱值可達 1,900 kcal/Nm 3 (800 o C) ，氣化效率則可達 84% ，而每單位生質物氣化熱值可達 3,960
kcal/kg ，另焦油並可控制 10 g /Nm 3 以下，
3. 工研院已完成 300 kWth 流體化床農業廢棄物氣化利用 示範系統之建造及試車運轉， 未來可供建立實廠操作經驗，作為商業化規模放大設計之依據。
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表 3-1-4 -3 為 我國現階段生質能應用現況（工研院， 2005a ），由表中可知， 2004
年國內廢棄物能源利用的發電裝置容量共達約 56 萬瓩，熱利用總裝置容量約達 0.434 MKLOE ，兩者能源產出占全國再生能源供應絕大比例。而
要達到 2010 年生質能發電與熱利用的目標，針對發電裝置容而言，並初估現有可規劃之生質能潛力，可朝擴大 RDF-5
推廣成效、擴大生質能料源、建立中小型生質能源系統以及建立生質柴油與產氫示範系統的方向努力，俾能達到規劃目標。 （工研院， 2005c ）
在固態廢棄物衍生燃料應用推廣方面，若處理台灣地區約 15%
不在焚化廠服務範圍之都市垃圾廢棄物，落實廢棄物能源化之目標，處理潛力可達 3,300 噸 /
日。此外，併同其他可利用之生質物料源，如農業廢棄物、工業廢棄物等，將可擴大生質物之能源利用。固態廢棄物衍生燃料經實際應用與推廣後，每年可產生之固
態衍生燃料相當於 46 萬公噸的煤炭，約可發電 11 億 2 千萬度 (145 MW) ，並同時達到二氧化碳減量約 98
萬公噸。經推動區域性固態衍生燃料製造與應用網後，估計約可帶動 200
億以上之生質能產業投資商機，提升社會經濟，扶植本土再生能源生質能應用產業之發展
其次，在開發中小型廢棄物熱利用系統方面，若開發多元進料裂解技術，混合廢塑膠裂解，產油率可達 70% ，處理含氯塑膠比例達
10% ，則以每年運轉 4,800 小時計算，可處理 480 公噸廢塑膠，產油量達 390 KLOE 。以燃料油 8.2 元 /
升估算，相當於每年 313 萬元生質燃料油產值。另若建立廢紙排渣快速裂解技術，以民國 92 年統計非屬公告應回收或再利用之廢紙混合物 12
萬公噸為基礎，依反應產率 60% ，產物熱值 5,000 kcal/kg 保守估計，可產生 40,000 KLOE
之潔淨生質燃料，可用於一般燃燒設備，將廢紙排渣有效廢棄物能源利用。此外，開發以有機廢液或合成燃油為燃料之生質燃料燃燒器模組化技術，以直接燃燒中低
熱值之有機廢液為例，每年可替代 2,320 KLOE ，以燃料油 8.2 元 / 升估算，每年相當於產生 1,900 萬元之生質燃料。
在生質柴油與生質氫氣技術開發方面，可推動結合能源作物種植及再生能源發展的「 Green County 」示範體系，利用國內休耕或閒置的耕地種植能源作物，初估有 50.2 萬公頃耕地可資應用，油脂潛量達 30-40 萬公噸。
若研發油脂含量 30% 之微細藻高密度生長關鍵技術，可建立每公頃年產量 15-30 公噸油脂及直接製造成本小於 NT$
15 元 /
公斤（低於目前食用油及精鍊廢食用油價格）之技術，可有效利用適合微細藻生長的海埔新生地外；若於沿海電廠附近設置養殖場，更可利用藻類的光合作用，每公
頃每年可減少二氧化碳排放 40-80 公噸；國內初估總潛力超過 1 萬公頃 養殖面積，可產生 15-30 萬噸天然油脂，相當於 15-30
萬公秉生質柴油，有助於生質柴油的推動。
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表 3-1-4 -3 我國現階段生質能應用現況（ 2004 年）（工研院， 2005a ）
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(a) 發電利用
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類別
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裝置容量
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CO 2 減量
Mton
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執行方式
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備註
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都市廢棄物
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大型垃圾焚化廠 21 座
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47.3 萬瓩
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1.677
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環保署興建，售電價格約相當汽電共生售電價格
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1. 93 年新增台中烏日及台東兩座焚化廠
2. 規劃或興建中之焚化廠共 6 座 9.57 萬瓩
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花蓮縣豐濱鄉 RDF-5 示範廠
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（處理量 1 ton/hr ）
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0.002
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能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫興建
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1. RDF-5 燃料之 CNS 標準由工研院能環所擬定中
2. 澎湖縣 RDF-5 廠已由經建會核定興建
3. 金門縣及花蓮縣 RDF-5 廠評估中
4. 亞泥已進行 RDF-5 試燒，作為水泥窯（含汽電共生設備）輔助燃料
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| 沼氣 |
圾掩埋場沼氣發電 4 座
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2.18 萬瓩
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1.894
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可寧衛公司興建，售電價格由能源局與環保署補助電價
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1. 已開發之沼氣利用系統包括 4 處垃圾掩埋場，約 30 戶中小型養豬場、 1 戶大型養豬場（二崙）、 3 處工業廢水處理廠（亞洲化學、環泰企業、統一公司新市廠）
2. 經能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫評估顯示，國內尚有 7 處 2 MW 以上發電潛力之垃圾掩埋場，合計 23.2 MW
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工業廢水沼氣發電系統 3 座
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0.032 萬瓩
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0.028
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能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」等相關計畫業界合作示範系統
|
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養豬場 沼氣發電系統 約 30 處
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0.079 萬瓩
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0.069
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農委會補助，採用工研院能環所相關技術
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農工廢棄物
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蔗渣發電利用
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2.75 萬瓩
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0.098
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台糖公司所屬各廠汽電共生系統
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包括虎尾、北港、南靖、善化、仁德、南州等廠，另溪湖、蒜頭、旗山、花蓮共 4 廠已關閉
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紙業廢棄物發電利用
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0.413 萬瓩
|
0.015
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造紙業汽電共生廠
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能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫與兩家造紙公司進行業界合作案與技術移轉，使用廢紙排渣 RDF-5 及污泥作為汽電共生鍋爐燃料，其中一家造紙公司已投資 1.5 億元，設置 RDF-5 燃料專用汽電共生系統
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廢塑橡膠發電利用
|
3.371 萬瓩
|
0.120
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兩座汽電共生廠使用廢輪胎與燃煤作為燃料
|
兩家均以廢輪胎作為輔助燃料
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合 計
|
56.125 萬瓩
|
3.901
|
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(b) 熱利用
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| 工業廢棄物 |
|
類別
|
能源貢獻
MKLOE
|
CO 2 減量
Mton
|
執行方式
|
備註
|
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沼氣
|
工業廢水沼氣熱利用
|
0.0013
|
0.090
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能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」等相關計畫業合示範與技轉系統
|
1. 三久公司興建 60 m 3 /hr 沼氣純化熱利用系統
2. 正隆公司興建 320 m 3 /hr 之沼氣純化系統與 2,700 kg /hr 蒸汽鍋爐，以回收廢水處理系統之沼氣，進行熱利用
|
|
農業廢棄物
|
蔗渣熱利用
|
0.075
|
0.212
|
台糖公司所屬各廠汽電共生系統
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蔗渣產量 每年 52.7 萬噸，發電後蒸汽產量相當於 0.075 MKLOE ；未來蔗渣產量可能逐年降低
|
|
稻殼熱利用
|
0.015
|
0.423
|
蒸汽鍋爐
|
每年約使用 稻殼 4.5 萬噸作為鍋爐燃料，並販賣蒸汽供應其他業者
|
|
菇類廢棄培植土熱利用
|
0.0005
|
0.0014
|
能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫業合示範系統
|
增大公司興建 300 kWth 流體化床廢棄物氣化系統，以金針菇廢棄培植土為燃料，生產蒸汽供金針菇栽培過程滅菌及保溫使用
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| 工業廢棄物 RDF 熱利用 |
0.043
|
0.120
|
特許及高烽公司 RDF-5 製造廠
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特許及高烽公司為能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫技轉廠商，總產能達每小時 16 噸
|
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紙業廢棄物熱利用（廢紙排渣、污泥、黑液）
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0.238
|
0.671
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兩座造紙廠與兩座紙漿廠使用廢棄物作為鍋爐（輔助）燃料
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黑液年產量包括台紙 23.1 萬噸；華紙 36.8 萬噸，均作為鍋爐燃料
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|
廢塑橡膠熱利用
|
0.043
|
0.120
|
1. 造紙廠汽電共生鍋爐與水泥廠水泥窯使用廢輪胎作為輔助燃料
2. 能源局委辦「廢棄物能源利用技術開發與推廣」計畫廢塑膠液化業合示範系統 ( 友固公司 )
|
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| 廢溶劑熱利用 |
0.018
|
0.051
|
水泥廠 |
水泥廠使用廢溶劑作為水泥窯輔助燃料，每年約 2 萬噸 |
|
合 計
|
0.434
|
1.688
|
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(c) 生質柴油
|
|
類別
|
能源貢獻
MKLOE
|
CO 2 減量
Mton
|
執行方式
|
備註
|
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生質柴油
|
0.0028
|
0.0085
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能源局委辦「生物能源技術應用研究」計畫之 生質柴油製造 示範系統 ( 新日化公司 )
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產能每年約 3,000 公秉
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各縣市垃圾車或客運車進行道路示範，由環保署補助購油價差
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2004 年計有 台北市、高雄市、台中市、台南市、台北縣、新竹縣、台中縣、南投縣、彰化縣、嘉義縣及高雄縣等十一個縣市 參與示範計畫，使用生質柴油量為 1,143 公秉
|
|
合 計
|
0.0028
|
0.0085
|
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若建立廢食用油前處理及預酯化系統，提高廢食用油轉化生質柴油之利用率達 85%
以上，將可提高生產效率及降低生產成本，並推動以化學轉化製程產製生質柴油的生產容量達 1.5
萬公秉。另結合生物技術與發酵技術應用於產業廢水能源化回收，同時解決產業能源與環保問題，可協助產業廢水處理技術升級為廢棄能源回收利用技術，估計
10% 的氫轉化能力，具 26 M W 的產業廢水能源化潛力。
綜合上述分析，估計在 2010 年生質柴油國內產量預估 10 萬公秉 / 年，相當於產值 30 億，帶動投資達 17
億元；推動定置型生質能發電達 74 萬 kW ，產?約 117 億元。在 2015 年生質柴油國內產量預估 25 萬公秉 / 年，相當於產值
75 億，可帶動投資達 42 億元； 2015 年推動定置型生質能發電達 85 萬 kW ，產?約 134 億元。預估 2020
年生質柴油國內產量預估 40 萬公秉 / 年，相當於產值 120 億，可帶動投資達 67 億元；而推動定置型生質能發電達 103 萬 kW
，產?約 163 億元。
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雖然上述針對生質能主要之十項技術進行相關分析，但因多元化的生質能技術，其主要特性乃非單一產品，非單一技術，非單一料源，因此國內未來重點技術之推動策略與發展時程宜由應用面進行技術之 篩選分析，而非直接針對每項技術訂定發展時程。
在國內未來重點技術的 篩選分析方面，以
運輸用生質燃料技術及定置型生質燃料熱電利用技術進行分類，則國內主要適合發展之生質能技術包括 屬
運輸用生質燃料技術的生質柴油製造、油脂藻類利用、生質物煉油等技術，及屬定置型生質燃料熱電利用技術的廢棄物衍生燃料製造與發電技術。目前國內沼氣發電
與廢棄物焚化發電已商業化應用，同時已建立利用廢食用油轉換為生質柴油技術並進行小規模道路試行計畫；另亦已建立固態廢棄物衍生燃料示範廠，並在水泥窯與
汽電共生鍋爐進行實廠混燒測試，而廢塑膠液化與農業廢棄物氣化技術亦已建立先導廠；生物產氫基礎研究也正進行之中。
未來國內生質能技術之發展，可利用廢休耕農地種植能源作物與廢棄物為燃料，兼具提高自產能源，強化能源供應安全與貫徹資源永續利用的多重效益；而生質燃料
具有可儲存的特性，可與傳統能源系統如柴油車輛、燃煤電廠結合使用；與其他再生能源比較有供應穩定，應用方便與成本低的優點。
表 3-1-4 -4 及 表 3-1-4-5 即為國內運輸用生質燃料技術及定置型生質能發電及熱利用技術未來之
發展時程。未來在擴大生質物料源方面，若建立生質物應用技術，將可創造並扶植相關產業，包括機械設備業、能源工程、環保工程與廢棄物資源回收業者，另一方
面，配合政府現有政策，如提高再生能源比例、開發自產能源、廢棄物處理、農地再利用、降低二氧化碳排放等，則可引導開創國內生質能技術之研發與產業。
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表 3-1-4 -4 國內運輸用生質燃料技術之 發展時程
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表 3-1-4 -5 國內定置型生質能發電及熱利用技術之 發展時程
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參考文獻：
http://www.re.org.tw/ProRE/introduction.aspx?SEQNO=11
【重要訊息】垃圾變黃金 沼氣變現金 沼氣發電對於發展綠色能源、創造多元就業機會具有很大助益，經濟部能源局為推廣沼氣發電，102年開始推動為期4年的沼氣發電系統補助計畫；102年由屏東縣(屏東中央畜牧場)及彰化縣(彰化漢寶畜牧場)爭取到名額，是中央與地方攜手共創再生能源發電商機的例子。 沼氣要如何變現金？漢翔公司以高科技技術研發高效能發電機組，協助業者將廢水處理所產生的沼氣，有效回收作為發電用途，廢物再利用，也成功擺脫廢水污染環境的負面印象，更帶動綠能經濟，促進產業發展；目前 已推廣應用在中央畜牧場，以及興建中的漢寶農畜產沼氣發電廠、新北市三峽碳中和樂園、八里掩埋場沼氣發電計畫及農委會畜產試驗所等場址，溫室氣體的減量成效良好，也為再生能源開拓多元的發展方向。
更多沼氣發電資訊，請上經濟部能源局網站查詢：http://web3.moeaboe.gov.tw/ECW_WEBPAGE/TopicSite/Renewable_Energy/Default.htm
#再生能源 #沼氣
上圖為102年12月30日舉行的「沼氣發電系統建置及推廣計畫合作成果發表會」，下左圖為漢翔公司開發的高效能發電機組。夏月‧節電中 馬祖獲全國第1 經部頒1千萬元獎勵金
經濟部能源局長歐嘉瑞昨天訪問馬祖，頒贈本縣101年在「夏月‧節電中」競賽所獲得的全國第1名獎金新台幣1千萬元。縣府已初步規劃，將此經費用來做節能宣導活動，及風光互補LED路燈。（圖／文：邱竟瑋）
【記者邱竟瑋／南竿報導】經濟部能源局長歐嘉瑞昨天訪問馬祖，頒贈本縣101年在「夏月‧節電中」競賽所獲得的全國第1名獎金新台幣1千萬元。縣府已初步規劃，將此經費用來做節能宣導活動，及風光互補LED路燈。
能源局與縣府昨天並舉行綠能座談會，由局長歐嘉瑞、縣長楊綏生、工研院綠能所副所長胡耀祖等人會同台電馬祖區營業處處長洪松華、縣府各局室主管、連江縣自來水廠與地區校長，針對太陽能光電、小型示範風機，與潮汐能研究等可行性交換意見。
工研院綠能所於簡報中指出，依現有的系統參數初步模擬，南竿建置120kW PV的太陽能光電系統於福澳旅運大樓，並建置850kW Wind風力發電系統於南竿海淡廠，對於馬祖的電力系統衝擊在可接受範圍內。
該研究所建議縣府，藉助未來將推動的「小型風力機系統示範計畫補助要點」與太陽光電公有屋頂出租，吸引廠商投資；至於海洋能，可以先爭取國家型能源計畫資源，做潛能與經濟效益的評估。
據了解，台電馬祖區處對於離島用電補貼一直持續辦理，而關於未來該公司是否會配合向馬祖的政府與民間購電，使地方透過太陽能與風力發電獲益，目前還有待討論。
經濟部能源局肯定馬祖於節約用電，與發展再生能源方面的用心，歐嘉瑞建議縣府可以透過小型風機的示範計畫，及相關的計畫型經費，爭取資源與輔導。 再生能源急轉彎【問答抽獎】活動熱鬧展開囉！ 歡迎各位粉絲至以下WOW好康活動頁面參加抽獎遊戲。 http://fb.digwow.com/52368 我們預計會抽出225位中獎幸運兒，共送出450杯CITY CAFÉ 精緻飲品(45元飲料兌換券)，祝您中獎唷！
活動日期:2014.8.18 ~ 9.1
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東部場：宜蘭縣新月廣場 2014.10.17(五)~2014.10.19(日) 「建置澎湖低碳島專案計畫」核定內容中，再生能源面相規劃新設置96MW風機，由澎湖縣政府成立的澎湖開發能源公司設置64MW，台電公司負責設置32MW。
台電公司業已通過環評，規劃於澎湖龍門村、講美村、大赤崁地區共設置11架風力機組，總裝置容量將達33MW 。 「建置澎湖低碳島專案計畫」中環境綠化面向預計新增綠美化面積達200公頃，其中包含將剷除被銀合歡入侵的土地進行造林，冀望透過完善的綠美化規劃提升地區的綠容積比率，並創造主題性林相分區，提升澎湖的觀光內涵及資源。 經
濟部能源局針對離島地區安裝太陽能熱水器提撥每平方公尺安裝面積補助4,500元，澎湖縣政府另加碼補助每平方公尺3,000元，總計每平方公尺即可獲得
7,500元補助款項，以4口之家約需4平方公尺估算，補助款約占裝置成本之50%，歡迎澎湖地區之民眾或機構踴躍安裝太陽能熱水器。 旅遊業是澎湖的重要產業，為使遊客了解經濟部能源局推動低碳島的內涵，鼓勵遊客參與節能減碳措施，推廣「低碳旅遊」，促成澎湖早日達到低碳島目標，特發展此低碳旅遊導覽系統，便利遊客悠遊澎湖低碳島。 澎湖低碳島展示館~@眷村，鄰近張雨生紀念館、潘安邦故事館
漫遊˙低碳˙@澎湖~~ |
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技術介紹
| 自從 1954 年貝爾實驗室開發出轉換效率 4.5%
的單晶矽太陽電池以來，太陽光電技術從早期應用在太空中，以提供人造衛星和太空船的主要動力來源，後應用至偏遠離島電力網無法到達的地方，作為給水、供電
系統，到 1970
年代歷經全球石油危機，引發美、日先進國家，大舉投入太陽光電技術的研發，到九十年代，人類逐漸意識到工業污染引發溫室效應對環境及生態產生了嚴重威脅。
美、日、德等先進國家推動大規模國家級太陽光電發展計畫和太陽能屋頂計畫，透過政策鼓勵、提供租稅減免和設備補貼，大量設置太陽光電發電系統。太陽光電系
統至此乃被廣泛應用在地面上，裝置於建築物屋頂上，有別於以往的獨立型系統而朝與市電併聯系統發展，使太陽光電進入高速發展時期。即便在全球一片不景氣聲
中， 2000~2004 年全球太陽光電產業仍有 30% 以上的成長率，市場快速成長，讓太陽光電技術受到世人注目。 |
在產品技術發展上，目前全球各種太陽電池發展情形，應用最普遍的為單晶
矽、多晶矽、非晶矽等三種太陽能電池， 2004 年其市場佔有率分別為單晶矽 28.6% 、多晶矽 56.0% 、非晶矽 3.4%
，其中由於多晶矽太陽電池晶片製作成本較低的優勢，所以成長速度最快。依 2004 年銷售統計結果，結晶矽太陽電池的佔有率高達 84% 。
III-V 族由於成本高，大多使用於集光型系統 ( 包含聚光鏡、散熱板、追日裝置等 ) 上，佔有率僅約 0.1%
。而薄膜太陽電池雖有低成本潛力，但開發至今仍無法有效克服效率與穩定性的問題。前幾年仍有人認為薄膜太陽電池會大量生產打入市場，但至今仍未見商品的市
場量，主因為非晶矽效率太低、 CdS/CdTe 穩定性比預期差、環保問題及 CIGS (Copper Indium Gallium
Disenillide)
製程量產不易控制等，因此太陽電池市場未來十年將仍以結單晶矽太陽電池為主，而薄膜太陽電池則待技術開發更趨成熟，於未來具更低成本之潛力。預估至
2010 年結晶矽太陽電池仍有 80~90% 的市場佔有率，至 2020 年結晶矽太陽電池仍有 50% 以上的佔有率。
|
結晶矽太陽電池所以能有如此大的比重，主要是因為其所具備的幾個特點：
• 光電轉換效率高：單晶矽太陽電池在實驗室階段能有 24% 的光電轉換效率，量產上亦可以達到約 15~18% 的晶片光電轉換效率。而多晶矽在實驗室的效率可達 19.8% ，在量產上可達 13~16% 。
• 基本技術成熟：不論長晶、晶圓製作技術、或者是 pn 接合形成等，由於大部份技術和半導體技術共通，皆有長久的發展歷史。
• 高信賴性：發電特性安定，從利用於人造衛星，燈塔等的經驗，巳知具有 三十年以上的使用壽命。
|
目前結晶矽太陽電池的基本製程主要可分為：（一）表面結構化製程；（二）
p-n 接面形成；（三）抗反射層沉積；（四）電極形成
等四個階段，而國內外製程技術之發展，皆是對於如何提高效率所做之改進，當然在實用上必須要考慮到成本之降低。關於如何何提高晶片太陽電池的效率，技術發
展上又約可分為下面幾個方向：
（一）入射光的有效利用：改善抗反射層特性增加光吸收效率、或改善表面結構化製程增加光吸收效率等。
（二）載子收集效率之改善：BSF(Back Surface Field)結構、淺接合製程(Shallow Junction)。
（三）載子再結合損失之減小：表面保護(Surface Passivation)製程、 體保護(Bulk Passivation)製程之改善。（四）串聯電阻之減小：選擇性擴散技術、透明導電膜之使用等。 |
|
而在現有發展技術中，有些是現有製程之改良，有些則採用新結構來改善效率。就現有製程加以改良
者，有 BSF 結構、淺接合太陽電池製程 / 選擇性擴散技術 (Selective Emitter) 、背面點接觸技術 (Backside
Point Contact) 、多晶矽之酸式結構化製程及乾式蝕刻結構化製程等。
（一）HIT(Heterojunction with Intrinsic ThinLayer)結構，其為層積單結晶與非晶矽薄膜太陽電池結構之新型太陽電池，目前巳有日本三洋電機開始此種太陽電池之量產。
（二） Laser-grooved Buried
Contact結構，其使用雷射在晶片正面做出溝槽，並在其中電鍍金屬(Ni,
Cu等)以減小電極所造成的遮蔽效果，並同時減小串聯及接觸電阻，其根據溝槽位於正面或背面，又可分為：SSBC (Single-Sided
Buried Contact)、DSBC (Double-Sided Buried Contact)、IBBC (Interdigitated
Backside Buried Contact) Solar Cell等，其效率可達19.2 %。
（三） PERL (Passivated Emitter and Rear Locally Diffused)結構，為澳洲新南威爾斯大學(UNSW)所提出來之新結構，其效率可達24.7%。
（四） OECO結構 (Obliquely Evaporated Contact)為德國 ISFH研究所(Institute for Solarenergieforschung Hameln/Emmerthal)所開發之結構，其效率在4吋晶片可達20%
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|
以上所介紹之各種太陽電池的技術，有的巳經開始為量產所運用，有的仍然在實驗室階段。
至
於太陽光電模板技術發展上，目前主要發展趨勢為：
（一） 屋頂型、帷幕牆遮陽棚…等建築整合型太陽電池模板(Building Integrated Photovoltaic, BIPV)
建築整合型太陽電池模板是未來發展之趨勢，與建築師結合設計具有特色之建築物，在建築物設計階段即導入，搭配建築物之顏色、造型、結構強度要求，進行 BIPV 之設計，如此建築物可達到美觀、安全、結構強度等要求。
（二） 連續式封裝及自動化焊接技術導入
太陽電池模板價格逐年降低，生產成本中雖然太陽電池成本佔 70% 以上，其他成本包括封裝與材料成本，亦要相對降低才具競爭力。在國內高工資環境下，唯有導入連續式封裝及自動焊接技術，才可達到降低成本之目標。
（三） 薄型太陽電池模板封裝
結晶矽薄型太陽電池是未來 5~10
年太陽電池模板降低生產成本方法之一，相對薄型太陽電池封裝亦是會衍生許多問題，如封裝設備設計，封裝製程之研發、防止晶片破裂 …
等。薄型太陽電池模板戶外場地試驗，亦是未來必須經過實地驗證，才可放心上市。
另外太陽光電系統的設置，目前國內外技術發展趨勢，也由小型住宅系統逐漸發展較大型的發電系統，以及結合 BIPV 太陽光電模板的發展，未來將愈來愈多建築整合型 (BIPV) 太陽光電系統於全球設置。
|
由於太陽電池生產技術與國內雄厚基礎的半導體產業製程技術相似，因此以既
有的產業技術與研發人力為基礎，只要國內半導體業者想要投入，我國太陽光電技術的迅速發展是指日可待的。不過，在目前國內太陽光電市場規模仍小的情況下，
短期內要吸引國內半導體業者加入太陽光電產業之生產行列相當不易；但也並非全然不可能，近來國內已有幾家半導體業者因看好太陽光電市場的快速成長，已有半
導體廠商投入太陽電池晶圓材料之研發與生產。目前中美矽晶公司生產矽晶錠（ Ingot ），其在 2002 年 6
月初獲經濟部技術處核准「高效率太陽光電能矽單晶提拉技術開發」計畫補助，是目前國內唯一的太陽電池晶片材料製造商，另外也在工業局主導性產品計畫下發展
6
吋的太陽電池用之單晶片，預計將投入單晶矽太陽電池晶片之生產；另外，大同集團旗下尚志半導體轉投資之綠能科技與茂迪都將跨入太陽電池用矽晶片的生產領
域，屆時將使國內太陽光電產業上游供應鏈更加穩固。
雖然國內市場規模太小，為發展太陽光電產業之障礙。不過，近年在主要廠商成功拓展外銷市場之帶動下，國內太陽電池與模板產量之全球佔有率已由 2000
年約 0.3% ，大幅提高為 2003 年 2.8% ，但仍不及中國大陸之生產規模。 2000-2003
年期間，中國大陸太陽光電產業有很大的成長，太陽電池與模板產量之世界佔有率已由 1.0% 快速上揚為約 4.1%
，與台灣全球市佔率之差距有擴大現象。中國大陸在當地政府政策支持與重視環保之國際組織資金挹注下，已帶動國內市場快速成長，促使產業規模逐漸擴大，將成
為台灣太陽光電產業拓展海外市場之重要競爭對手。
目前國內政府獎勵太陽光電產業發展，提供許多獎勵措施如租稅優惠及系統裝置費補助，但政府投入在太陽光電推廣與研發之經費為數億元，相對其他國家仍為少，
2004 年日本太陽光電技術研發經費即約 30
億新台幣；國內因研發投入不足，使得國際競爭力明顯劣於先進國家，且恐亦未能超越韓國等主要競爭對手國，此為國內太陽光電產業長期發展的隱憂。另外國內太
陽光電為新興產業，不論是技術研發、系統安裝維護、或國際行銷人才，國內都還相當缺乏，因此政府可透過補助產學或產研合作研發計畫之進行，協助企業人才養
成，培訓相關技術人力。
若以產業供應鏈的完整性衡量國內太陽光電的競爭力，雖然中游太陽電池產製能力已不成問題，但上游矽晶圓及其材料多自國外進口，且缺乏本土的半導體設備支
援，因此在目前國內市場及研發經費仍有限下，整個產業的國際競爭力顯得薄弱，如要發展國內太陽光電技術，仍需政府強力的產業政策支持及研發技術投入。而國
內若能政策刺激市場更大需求，則將有利國內整體太陽光電產業之快速發展。關於國內外太陽光電發展之 SWOT 分析如 ( 圖 3-1-2 -1) 。 |
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資料來源：工研院材料所 , 2005 年 4 月
圖 3-1-2 -1 、國內外發展競爭力分析 (SWOT)
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資料來源：「PV Status Report」
圖 3-1-2 -2 、日本太陽電池技術發展規劃
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目前許多國際大廠之單晶矽太陽電池效率已經有 17%
以上的量產技術，多晶矽太陽電池目前的水準約在 16% 左右，國內廠商與國際大廠技術也趨於接近。由於太陽電池生產大都是使用 p-
型矽晶片，製程上一般都使用矽晶片表面蝕刻、 p/n 接面擴散、表面抗反射層鍍膜 (Anti-reflection Coating)
、網印製作金屬電極等製程，但各公司仍積極開發其不同之方法以提升效率，其中以 Selective Emitter 、 HIT 、
LBSF(Local Back Surface Field) 、 Back Contact
等結構引人注目。且嘗試將這些技術用於多晶矽上以提高多晶矽電池效率，而從發展高效率太陽電池來看，高品質的晶片 ( 如 FZ 晶片 )
的需求也將是必須的。目前一些大公司積極投入新技術的開發，主要發展方向為：（一）矽晶片品質提升與厚度變薄，（二）效率提升與成本降低。
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太陽光電模板一般型模板之技術發展，國外已朝大型化模板 ( 超過
200W) 及大尺寸晶片 ( 已達 6 吋矽晶 )
發展，藉以降低生產成本。建築整合型太陽電池模板之發展以德國與日本發展最為迅速。國內太陽光電模板封裝技術大致也已成熟，產品測試可達到 UL 、
IEC 測試規範要求。不少太陽光電模板在國內太陽光電系統上使用，發電效果不錯，只是國內封裝材料如低鐵質玻璃、 EVA 、 Tedlar
由於使用量少，國內生產不具經濟生產規模，需仰賴進口。至於在 BIPV 模板開發上，國內尚在萌芽期，雙層玻璃 BIPV
模板有少數廠商具有生產小尺寸模板能力。
至於太陽光電系統方面，國外均有大型 (> 1M Wp) 太陽光電系統設計，並可由 1.5 kWp 至 300
kWp 之系統單元組成大型系統。而國內目前太陽光電系統最大裝置容量為 50 kWp
，在小型系統具有設計能力，但大型系統的設計與安裝，國內經驗仍不足，須要提昇大系統與 BIPV 之設置技術能力。
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我國為因應全球氣候變化綱要公約發展之國際新潮流及善盡地球村一份子之職責，於民國八十七年奉行
政院指示，召開「全國能源會議」，會中達成大幅提高汽電共生、再生能源及其他淨潔能源容量之共識，並訂定 2020 年再生能源佔總發電容量 12%
的長程目標。因此經濟部能源會 ( 能源局前身 ) 於 民國八十九年五月三十一日 頒佈「太陽光電發電示範系統設置補助辦法」 (
後修改為「太陽光電發電示範系統設置補助要點」 ) ，以獎勵推廣太陽光電之利用，根據經濟部能源局規劃之推廣目標，預計至 2010 年能推廣設置達
21M W 。
工研院材料所接受經濟部能源局的委託，辦理太陽光電發電示範補助受理申請及技術諮詢等相關事宜，自八十九年推動至今，除透過報章雜誌、網站宣導等方式，也
主動拜會各縣市政府、學校等團體，在北、中、南、東各區域辦理巡迴說明會，希望民眾、機關、團體能對太陽光發電系統有更進一步的認識並能踴躍申請設置。目
前的補助要點，只要是中華民國國民或法人在台灣或離島新設太陽光電系統即可申請補助，包括行政機關、公立學校及公立醫院，及其他個人或法人皆可申請，經審
查同意後可享每瓩 15 萬元 ( 設置費用之半 )
的補助。由於我國電價遠低於世界主要國家的電價水準，電力網普及，一般民眾對潔淨能源的認知有限，而政府目前所提供的補助雖然優惠，但仍較傳統電力價格高
出許多，因此仍以學校最具有設置意願，而個人申請設置者的比例也有逐漸提高的現象。
由於過去國內太陽光電系統利用，原先僅有少數偏遠地區及測試研究為主，2000年經濟部能源局為獎勵推動淨潔能源開始推動太陽光電發電示範系統設置補助，
自補助措施推動後，至2004年已有132件申請案件獲得核准補助，核准設置容量亦到達1,272峰瓩，已完成60座示範系統設置，完成設置容量達465
瓩，其中包含了總統府、立法院、南沙群島、蘭嶼國中、南投縣永興國小等地，可說是在全台灣的北中南及離島、山區等重要處均有太陽光電系統。
目前在此積極推廣下及順應著全球太陽光電市場的發展，不僅國內太陽光電系統設置規模逐年擴大，並且也帶動國內太陽光電產業，在全球市場高度成長下，國內已
有更多廠商陸續投資太陽光電產業。目前國內太陽電池製造已有四家：茂迪、益通光能、光華、旺能，涵蓋了單晶矽、多晶矽、非晶矽太陽電池生產。茂迪為國內太
陽電池第一大廠，自 2000 年 11 月開始量產，產出 3.5M Wp 。 2003 年第二條生產線完成後，產能已達 25M W ，產量約
18M Wp ，躍居全球第十一大太陽電池廠， 2004 年增加第三條生產線後，太陽電池年產量增加為 35M W
，已為全球第十大太陽電池廠；益通集團旗下之益通光能科技公司於 2001 年設立，自 2003 年下半年開始生產，目前具有 5 吋單晶矽與 5
吋多晶矽太陽電池之生產能力；光華科技自 1989 年開始投產太陽電池，以非晶矽技術為主。另外 2005
年台達電子公司轉投資的旺能科技也將跨入太陽電池生產領域。
至於太陽光電模板製造部分，國內目前也有四家廠商：興達科技（原正懋光電）、永炬、日光能、中國電器，由於在國內政策獎勵及先進國家追求環保之潮流下，這
些廠商也紛紛結合下游應用產品的發展與作系統的設置。由於自 2000
年起國內廠商陸續投入電力用太陽電池與模組之生產行列，使我國太陽光電產業漸朝高附加價值之領域邁進，國內產值也不斷增長，由於太陽光電的應用推廣已帶動
國內產業的發展，並順應著全球發展讓國內太陽光電產業更加茁壯。
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五、國內未來重點技術推動策略與發展時程【短（ 2010 年）、中（ 2020 年）、長期（ 2030 年）之 Roadmap 】
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| 在技術推動策略上與短中長期的發展 Roadmap
，太陽電池技術方面，國內將發展新型製程、結構、材料，節省原物料的使用，提高太陽光電電池 /
模組轉換效率，落實價格低廉、降低生產成本之目標。包括：結晶矽太陽電池已發展數十年，相關技術和半導體製技術相容，已相當成熟。將以此為基礎發展低價化
的製程技術，並配合大面積、薄型化晶片，以及創新的結構設計，可有助於太陽電池之普及；薄膜太陽電池因不需使用昂貴的矽基板材料，且其製程以真空鍍膜為
主，易於連續化生產，因此具有低價化的的優勢，是發展此技術的最大誘因。此外，薄膜太陽電池可製作於可撓性基板上，增加其應用之廣度，也是其主要優勢；
III-V 族太陽電池之 Multi-junction
元件牽涉到同時多波長光線之處理，較傳統光電元件更複雜，將建立相關技術以提昇國內技術水準；有機太陽電池屬第三代太陽電池，具有低耗能製程、低成本、製
作簡易及具有可撓性，是深具發展潛力的新型太陽電池。至於太陽光電模板方面將建立產品性能檢測驗證平臺，及降低成本，增長使用壽命。太陽光電系統方面將建
立 BIPV 自動化設計與施工技術，大型系統設計與可靠度分析。國內未來太陽光電技術推動短（ 2010 年）、中（ 2020 年）、長期（
2030 年）之 Roadmap 如 ( 圖 3-1-2 -3) 。 |
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資料來源：工研院材料所 , 2005 年 6 月
圖 3-1-2 -3 、 太陽光電技術發展 Roadmap
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展望未來，國內太陽光電產業有半導體產業完整的產業與技術生態鏈為後盾，
生產具一定技術水準。從近年太陽電池與模板的市場規模看，隨著國內多家廠商設廠與正式量產及模板封裝廠的投產，國內產值有明顯的成長， 2001 年產值
2 億元， 2003 年產值已至 10 億元， 2004 年至 26
億元。目前產值規模雖小，但配合政府政策推動與拓銷海外市場等因素驅動下，將可使太陽電池與模板之產值每年維持 20% 以上之成長率，其發展目標為：
2008 年將達成產值 120 億新台幣；而至 2010 年，將達成產值 210 億新台幣。未來希望國內太陽電池之產值能佔全球市場 16%
，成為全球太陽光電產業之生產及研發重鎮
FROM: http://www.re.org.tw/ProRE/introduction.aspx?SEQNO=4
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技術介紹
太陽熱能的利用主要是接收或聚集太陽輻射使之轉換為熱能來使用，而太陽能
熱水系統是目前主要的運用形式，它利用集熱器將水加熱後儲存於儲水槽以供後續的使用。目前國內太陽能集熱器的產業發展已相當成熟，但在國內的市場狀況及有
限的應用場合的限制下，僅有少數業界持續於集熱器方面的研發，這有待政府及業界共同努力開拓一些新的應用方向，以擴大市場基礎。太陽熱能應用範圍廣大，例
如太陽能海水淡化技術、太陽能溫室、太陽能乾燥技術、太陽能除濕技術、太陽能殺菌與消毒技術、太陽能熱電技術等等，在國際間仍持續進行著研發的工作，但本
節僅就幾項最近國內的研發重點方向，如建築物整合化集熱器、多色系太陽能選擇性吸收膜、太陽熱能製冷技術、太陽能輔助熱泵熱水器，作進一步的闡述，除此之
外，大型系統的最佳化設計技術及評估軟體開發、先進太陽能集熱器技術研發（全像平面聚焦式太陽能集熱器、新型儲能式太陽能集熱器、新型太陽能蒸餾器）等亦
為國內研發單位的主要研究課題。
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太陽熱能利用技術的研究自 1970
年代以來即受重視，特別是在美、日、澳諸國，在許多應用領域已有相當成熟的研發成果，即使如此還是有一些課題尚待解決。自 1990
年代以來，歐洲國家開始致力於太陽熱能及其他再生能源的研發與推廣，根據 ESTIF （ European Solar Thermal
Industry Federation ）的報告（ ESTIF, 2003 ），經過 30
多年的發展，市場上已有各種不同類型的集熱器，適合各種氣候型態及使用條件的家用太陽能熱水系統已發展得相當完善，但在某些領域，例如太陽能暖氣、太陽能
冷氣及工業製程熱利用等，仍欠缺有力的商業化產品。而在太陽能領域的研發所遭遇的阻力主要在於：
• 大部分的太陽能業者是屬於中、小企業，無法有足夠的財力去支持中長 期的研發活動。
• 來自國家的研發經費通常很少，在某些國家甚至沒有。
• 國家在能源效率及再生能源領域的研發計畫通常不易為中小企業所接受。
目前在歐洲的一些主要研發課題如下：
1 、中長期的熱儲存技術
在夏天當太陽能最大的時候，通常熱水需求較小，價格合宜的熱水儲槽可以收集太陽輻射較強時的熱量（晴天或夏天），將其儲存到太陽輻射弱的時段（陰天或冬
天）來使用。通常一棟建築物整年所接收到太陽能是其熱需求的 10
倍，一個設計良好的季節性熱儲槽甚至可以完全取代傳統化石燃料的使用。歐洲目前已有一些實驗性的季節性熱儲槽，並已有不錯的初步成果，不過在成為價格實惠
的商業產品之前，仍有許多改善之處。主要的研發方向有：
• 密集式熱儲存系統
• 熱力式儲存
• 化學式儲存
2 、太陽能冷卻
在不久的未來，太陽能輔助冷卻系統的發展是非常值得期待的。通常在太陽輻射最強時，人們對冷氣的需求也是最大的，雖然目前市場上已有太陽能輔助冷卻系統出現，但實際上仍有許多技術上的難題有待克服，以擴展其應用市場。主要的研發方向有：
• 低溫（ 50~ 80 ℃ ）太陽熱能的冷卻系統
• 小型（ 3~10kW ）熱能製冷系統
• 與家用熱水及暖氣整合的太陽能冷卻系統
3 、系統整合
太陽能熱水系統必須與現有的加熱系統或建築結構作整合。為了更進一步開拓市場，太陽能熱水系統必須可以適用於各種不同的條件及可能的應用方式。主要的研發方向有：
• 太陽能暖氣以及太陽能暖氣 / 熱水複合系統（系統發展與簡化、控制邏輯、標準化）
• 與其他再生能源的聯合運用（生質能、熱泵）
• 與地區供熱系統作整合
• 價格便宜的工業製程熱利用
• 小型熱儲槽（熱分層、標準化）
• 與屋頂結合的整合性集熱器
• 立面牆建材化集熱器
4 、系統監測
為了讓使用者及潛在的投資者對太陽能熱水系統實際的能源及費用節省有一個評估的依據，對已裝設的系統，實際太陽能獲得量之量測是必需要的，因此之故，更可靠、更便宜的量測器材是一個開發的重點。
5 、海水淡化
太陽能集熱器可以有效的應用於海水淡化及飲用水的消毒，這一方面的市場潛力是相當大的，因為在許多缺乏飲用水的地區卻擁有很高的太陽能源，而且通常這些地
區在傳統能源的取得亦是比較不容易的。雖然已有應用的實例，但仍需要進一步的研發以降低成本、擴大市場。主要的研發方向有：
• 抗腐蝕材料
• 特殊的集熱器開發
• 系統核心技術的開發
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1 、建築物整合化集熱器開發
目前國內太陽能熱水器市場中，主要以家用熱水器為主（佔 90%
以上），而使用之系統型態多為自然循環式系統，其熱水的產生方式係將冷水直接通入集熱板底部管路內，經吸收太陽熱能後成為密度較低之熱水，再依虹吸原理方
式上升，將熱量傳至儲熱桶內。此系統往往設限於安裝在建築物平面屋頂或空地上，而因儲熱桶必須架設在集熱器上方，故與建築物整合應用之特性偏低。另集熱器
多屬金屬平板形式（亦佔 90% 以上），整體重量達 30kg/m2 以上，在搬運組裝上不易，且亦造成建築物結構負荷。
目前傳統集熱器的設置對於建築物外觀的影響並未獲得消費者認同，大多數人使用太陽熱能系統主要是基於保護環境及使用安全的理由，對於未來利用市場之開發將存在極不利的風險。因此發展建物化集熱器技術，其可分為建築物整合化技術及建材化技術發展。
建築物整合化技術為利用現已存在之建築結構體如斜屋頂、外牆面、帷幕牆、雨庇等各種不同用途建築結構體，將開發完成美觀輕型之建築物整合化集熱器與建築結
構體做整合，其技術重點在於建築物整合化集熱器之開發與及集熱器與建築物整合介面間設計研究。建材化技術為將集熱器直接製作成不同用途之建築元件，如斜屋
頂、外牆面、帷幕牆、雨庇等，由於集熱器已取代各式建築元件，因此其技術重點除了上述建築物整合化技術重點之外將增加建材化後安全性及耐候性等研究。
目前國內已開發完成整體重量小於 30kg/m 2 及性能測試效率大於 0.5
之建築物整合化輕型集熱器，可整合於建築物的斜屋頂、外牆面及雨庇等用途，未來將開發更輕型美觀及安全的建築整合化集熱器及針對集熱器與建築物整合介面與
法規作探討研究。
國外這幾年在有關太陽能集熱器走向建物化技術的潮流中，已經有些許公司開發完成一系列建築物整合化集熱系統，主要集中在德國、美國、奧地利及日本等國家，
例如德國 Wagner & Co Solartechnik Gmbh 、 SOLVIS Gmbh&Co KG 及 IKARUS
Solar AG 等公司，美國 American Solar Roofing Company 及 Duke Solar Inc 等公司，日本
YAZAKI 公司及奧地利 AEE INTEC 公司，開發完成的建築物整合化集熱器其整體重量大部分小於 30kg/m 2
，整合方式可簡單區分為構架式、嵌入式及建材化接合型式（圖 3-1-3 -1
），但其所發展之接合技術大部分針對木造及輕鋼架構造之建築，不見得可以適用於國內以混凝土構造為主之建築。
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圖 3-1-3 -1 構架式（左）及嵌入式（左）集熱器整合結構
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2 、多色系太陽能選擇性吸收膜
目前國內太陽能選擇性吸收膜製作技術主要採用烤漆及電鍍兩種，烤漆製程技術雖可使製程成本較低，但其光學性質普遍不佳，一般吸收率最高僅約 0.85
，而放射率更居高不下 ( 一般在 0.6~0.8 左右 )
，而且品質不易控制。因此，以烤漆方式鍍膜之集熱器，為維持較佳的集熱效率，在保溫材料、玻璃面蓋等使用及功能性設計上均受極大之限制，而以電鍍製程方式
鍍膜雖然可獲得良好的光學性質 ( 吸收率可達 0.95 ；放射率可至 0.1)
，但電鍍廢液會造成潛在性環境污染問題，也使得製造成本提高，化學處理鍍膜方式一般可獲得介於烤漆及電鍍之間的光學性質，但同樣有化學廢液的污染問題，此
外，化學膜易受潮而遭破壞，嚴重影響吸收膜的壽命。
選擇性吸收膜真空濺鍍技術因其為乾式製程，故對於環境的污染性極低、且在真空環境下製作，故不會有水份及雜質摻雜造成膜層污染，因而膜面光學性質穩定及使
用壽命長，不論在環保面及後處理回收成本面均較目前國內其餘製程佳；另外，濺鍍之膜層為非常薄之膜厚，故可大幅降低膜層之放射率，且其製程耗能較電鍍法低
許多，具有省能的優點。近年由於真空濺鍍設備隨半導體產業蓬勃發展而機台價格大幅下降，因此在國外如德國及中國大陸均將之廣泛的應用於太陽能選擇性吸收膜
的鍍膜製作 ( 如圖 3-1-3 -2)
；基於其良好的光學性能及製程對環境的保護，此項技術應用於國內之集熱器製程勢將慢慢成長並取代傳統之吸收膜製程市場。
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3 、太陽熱能製冷技術
太陽能量之獲得量往往與空調負載能源需求量間之相關性大，因此太陽能製冷系統的發展，預期能將目前國內太陽熱能系統偏重於盥洗應用的市場，拓增至冷卻空調
應用市場領域，除可積極開發國內太陽熱能的利用量外，更可用以減緩，甚至降低傳統壓縮式冷卻空調系統耗電量需求的持續成長，對於能源效益的貢獻度極高。由
於太陽能製冷系統技術的開發潛力與發展空間非常大，因此縱使偏重暖氣需求較高的高緯度的國家，如德國等亦積極投入開發，歐盟在 SUN IN
ACTION II 亦將太陽能製冷技術的開發列入中長程的重點研究項目。
太陽熱能用於製冷之技術主要分為吸收式、吸附式、噴射式等系統技術。其中，以吸附式之熱源溫度要求最低， 50~ 8 0 ℃
間即可運轉製冷。由於以太陽熱能製冷系統應用時，其設置成本主要包含製冷主機及集熱器供熱系統兩大部分。
在降低成本以利於推廣的考量下，採用熱源溫度要求
低的固體吸附式系統時，集熱器則可採用一般平板式集熱器，而且系統的太陽能利用率高，因此，可在以太陽集熱器為主之熱能供應部分的成本可獲得較明顯的改
善。而吸附式主機的成本就成為另一重要的研發議題。吸附式主機的研發目標則朝向高效率、低成本、可量產、系統簡易等技術指標發展，以實現太陽能製冷系統之
推廣利用，增進太陽能在冷卻 / 空調系統應用之實質效益。
目前的固體吸附式冰水機的製造主要以 Nishiyodo( 西淀空調機株式?社 ) 及
Mayekawa( 前川製作所 ) 兩家日本公司為主，日本亦擁有超過 200 篇以上相關的專利。自 1980 年代中期至今，在日本已安裝超過
160 台的固體吸附式冰水機組，此外，如美國與德國等國家，亦引進了前述兩家公司的產品，據估計總安裝量已達 200
台。但是目前為止，吸附式冰水機組的銷售價格仍相當高，其原因主要為此機器乃新開發之產品，目前尚未達到量產規模，加上此市場還處於寡佔市場的緣故。
2000 年經濟部委託工研院進行吸附式冰水機之研發，相繼建造了 2.3 及 6.3kW
的試驗用吸附式冰水主機，以研究其運轉特性並加強元件設計能力。同時進行的業界合作案中，有 25 kW 及 35 kW 製冷力的冰水主機，如圖
3-1-3 -3
。該研發工作雖然對主機設計、製造及運轉均有相當之成果，然而吸附式主機目前在研發上仍有極大改善的空間，主要的課題一是改善吸附劑的吸附量，以降低主機
的尺寸，達到降低材料成本的目的。另一課題則是提升主機的 COP
，提高能源利用效率，以降低能源支出成本，提升運轉效益。此外，再結合業界合作，利用示範系統設計、建造及運轉，以及主機系統技術移轉，達到技術產業化及
應用市場的推廣。在成本及能源穩定的考量下，初期研發推廣階段中不排除採用與廢熱、生質熱源、地熱熱源等結合應用的方式，降低熱源供應的成本，藉此開拓此
一市場基礎。在主機價格因市場規模放大而下降至合理時，則可與集熱器匹配，引用太陽熱能製冷之應用。
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圖 3-1-3 -3 固體吸附式製冷系統的主機及測試系統
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4 、太陽能輔助熱泵熱水器 （黃秉鈞、李璟柏、汪金華， 2003 ；黃秉鈞、李璟柏， 2005 ；台大新能源中心， 2005 ）
為突破傳統太陽能熱水器只能裝設於屋頂的限制，以及陰雨天需耗費大量輔助電能的缺失，
在經濟部能源局的支持下，台大新能源中心積極研發整體式太陽能輔助熱泵熱水器 (ISAHP) （圖 3-1-3 -4
），採雙熱源創新設計，利用熱泵原理來操作，晴天時同時從大氣與太陽取熱，陰雨天與夜晚則全由大氣取熱，其運轉不受天候變化影響，整體式的設計，使得太陽
能的應用可以突破建築的限制 。
由於目前冷煤壓縮機的製造技術已非常進步成熟，以之作為核心元件的熱泵的製熱性能係數（輸出熱量與輸入熱量之比值）可以達到
2.0
以上，與電熱方式相比，具有節能之效果。利用熱泵吸收大氣與太陽輻射的熱能，然後在冷凝熱交換器處將熱能排放至除熱槽以供應用，這樣子將太陽能與熱泵功能
結合，可以提昇系統的功能。
ISAHP
是一種雙熱源熱泵之創新設計，晴天時可以同時從大氣與太陽取熱，陰雨天與夜晚則全由大氣取熱，其運轉不受天氣陰晴及日夜變化影響，因此安裝可以不限於屋頂
陽台，一般公寓低樓層陽台也可以安裝，使得再生能源的開發可以突破建築的限制。
ISAHP 具有如下技術特徵 :
• ISAHP 採雙熱源設計，晴天時可以同時從大氣與太陽取熱，陰雨天與夜晚則全由大氣取熱，其運轉不受天氣陰晴及日夜變化影響，因此可以不限安裝於屋頂上，一般公寓低樓層陽台也可以安裝使用。
• ISAHP 採整體式設計，熱泵主機與儲水槽製成一體，容易搬運與安裝。
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3-1-3 -4 太陽能熱泵熱水器流程 （左）及 ISAHP-3 硬體架設圖 （右）
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台大能源中心提出四種不同構造的 ISAHP
，經由整年的測試證實，四種不同的創新設計皆可達到性能提昇降低耗電量的目的，圖 3-1-3 -5 為 ISAHP 與
傳統太陽能熱水器耗電量比較。欲評估 ISAHP 實用化的可行性，另外必須考量經濟效益與成本的問題進行分析，表 3-1-3-1 為 ISAHP
與傳統太陽能熱水器所消耗能源費用的比較，整年平均耗電量為 0.013-0.019 kWh/L 。
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3-1-3 - 5 ISAHP 與 傳統太陽能熱水器耗電量比較
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目前國內外各家生產廠商所用之材質均不同，故造成了每家生產的吸收膜顏色不同，但除了奧地利 AEE
外，除他廠商並無關於吸收膜色系的探討，亦即一家廠商只生產單一色系之吸收膜，且均是以 a 愈大、 e 愈小做性能指標，大部份 a 3 0.9
的顏色落在偏黑色、而國外大部份則是藍色 ( a 3 0.95 、 e ￡ 0.08)
及綠色系，故開發出高效能又不同色系的吸收膜，勢將有極大的市場競爭力。
奧地利 AEE 生產相同材質不同製程之多色系吸收膜紅色 ( a =0.75, e =0.37) 及藍、綠兩色 ( a =0.85, e =0.5) 。
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以矽膠 - 水為工作介質的密閉循環固體吸附式冷卻系統的 COP 值約為 0.3~0.69 （含熱回收）（
Boelman et al., 1995; Henning,2000; Henning, 2002; Mayekawa, 2004;
Nishiyodo 2004 ）。其中，根據 Nishiyodo 產品型錄資料，導入熱回收系統架構後，其 COP 約為 0.69 。然而，
Boelman 等人 (Boelman et al. , 1995) 曾於 ASHRAE Transaction: Research
期刊中發表對 Nishiyodo 產品所作的實驗室測試結果，測試數據顯示 Nishiyodo 產品的 COP 約僅達 0.4 。
目前國內工研院開發的矽膠 - 水固體吸附式主機 的 COP 值可達 0.56 之技術水準，未來將導入熱回收系統及研發高效能吸附劑製備技術，以提升 COP ，將可迎頭趕上國際水準，並建立本土化技術發展為目標。
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太陽能熱水器 ( 系統 ) 的使用能減少對傳統能源的倚賴，特別是針對百分之 97
以上之能源需要從國外進口的台灣，自產能源的開發與應用尤其重要。另外，台灣地處亞熱帶，日照充沛，具有足夠的潛力來發展太陽能，而其中的太陽能熱水器 (
系統 ) 更是一項成熟的商品，因為其效率高成本低，加上無窮無盡免費地供應，所以短期之內可回收購置成本，長期使用則可節省可觀的能源消耗。
藉由太陽能熱水系統補助措施之相關技術推廣、技術服務、技術宣導等工作執行， 1986 年至 2005 年 3
月止，國內總安裝太陽能集熱面積為 135 萬平方公尺。在 能源效益上，估計節約能源每年為 9.0 萬公秉油當量，如果以等效熱含值的液化石油氣
(LPG) 每公斤 29 元的市價來估算，則每年可節省 19.474 億元的 LPG 。在環境保護效益上，相當於每年可抑制 CO 2 排放量達
25.4 萬噸。在經濟效益上，將累積的集熱面積換算為太陽能熱水器售價金額，則歷年太陽能熱水器產業所增加的產值約為 140.990
億元；並可透過業界合作或技術轉移方式，強化業界之技術實力。在社會效益上，執行太陽能利
用資料統計分析工作，可提供政府相關單位訂定能源政策之參考依據；技術服務方面，配合補助措施，免費提供民間使用單位、廠商相關技術諮詢；舉辦產業技術人
員訓練，提升產業工作人員素質，對於提升產業技術人員素質之社會教育貢獻極為顯著；舉辦推廣說明會，對於永續能源利用之社會推廣教育的貢獻度極高，其反應
民眾購置利用之意願提高，以及政府推廣政策之執行率逐年提升；最後，計畫與學術合作研究開發期間，可進行相關人才培訓。
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自實施「太陽能熱水系統推廣獎勵補助」措施以來，國內太陽能熱水系統市場穩定長成，每年新增安裝面積從民國 2000
年的 72800 平方公尺 提高至 2004 年的 111600 平方公尺 ，成為世界第八大市場。 2000 年至 2004
年的平均市場成長率約為 15% 。 至 2004 年底 ，全國累計安裝面積達 132 萬 m 2 ，普及率 4.1% 。圖 3-1-3 -6
為台灣地區歷年安裝集熱面積統計圖 (1978 年～ 2004 年 12 月 ) 。
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圖 3-1-3 -6 台灣地區歷年安裝集熱 面積統計圖
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在產業界的結構方面，集熱器製造供應廠商約有 28 家，安裝銷售廠商增加至 180
家。全國年銷售量排名前五家廠商之市場佔有率達 67% 以上，五家廠商之平均員工人數為 30 人。就使用端市場而言，家用熱水器仍為主要市場，平均占
95% 之市場量。而市場 90% 的產品為面蓋式金屬平板集熱器，其中國產產品平均占 91% 。
萬 m 2 的年安裝面積，其次為德國的 90 萬 m
2 、 土耳其 63 萬 m 2 ，我國當年 的年安裝面積為 7.55 萬 m 2 ，位居世界第 8
位。以每人平均安裝面積來看，塞浦路斯與以色列分居一二，我國每千人的安裝面積為 46.5 m 2 ，位居世界第 9 位。若依照至 2001
年底各國有面蓋集熱器安裝密度（單位土地面積的集熱器安裝面積）來看，我國排名第三位，僅次於以色列與塞浦路斯。
圖 3-1-3 -7 為歐盟諸國自 1982 至 2004 年有面蓋集熱器的年安裝面積統計， 2004 年安裝量約
159 萬 m 2 ，比 2003 年成長 13% ，其中德國最大 占 47% 、其次希臘及奧地利各 占 14% 及 12% （ ESTIF,
2005 ） 。 ESTIF 的資料指出， 歐盟諸國在太陽能領域的技術非常進步，但僅佔全球市場的 9% ，而中國獨占全球市場的 78% 。
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圖 3-1-3 -7 歐盟太陽能集熱器市場（ ESTIF, 2005 ）
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無論國內外，太陽能集熱器的使用趨勢皆是明顯往上的，這除了是大環境的驅使外，各國的政策方向配合積極的研發工作，使得太
陽熱能產業逐步成熟。綜合前述目前於國際上在太陽熱能領域的研發方向，並考量國內當前的市場狀況，在太陽熱能應用技術領域上，可依短中長期的需要，描繪出
未來的技術發展重點。
（一）短期 (2008 年 ) ：建立大型太陽能熱水示範系統及系統監控、大型系統的最佳化設計技術及評估軟體、建築物整合化集熱器的開發、太陽能輔助熱泵熱水器
為加速提昇國內太陽熱能應用市場，除了一般家用系統之外，積極推廣大型太陽能熱水系統的市場，特別是在國內應用例仍相當少的太陽能溫水游泳池或太陽能工業
製程預熱，可開發新的客源、提高安裝面積，為此，需積極建立大型系統的最佳化設計技術及評估軟體的開發。
建築物整合化集熱器的開發，可促進集熱器走向建築整合化應用，改變以往只重集熱器效率提昇的技術發展，兼顧建築美學、與建築技術直接結合，有助於國內太陽能熱水器市場應用與發展。
國外熱泵技術的發展相當成熟，國內太陽能輔助熱泵熱水器的發展亦已初具成果，短期內應可再致力於性能係數 COP 的提昇至 3.0 以上，使熱泵技術不僅有省電的經濟功效，且更進一步可以節省初級能源的消耗。
（二）中期 (2010 年 ) ：多色系太陽能選擇性吸收膜技術、太陽熱能製冷技術
單色系太陽能選擇性吸收膜技術的開發及量產化在國際上已經成熟，國內則正進入量產化階段。多色系太陽能選擇性吸收膜技術則為未來集熱器應用於建築整合提供一個更多樣的可能性，如何在呈現顏色的吸收膜材質中同樣保持高吸收率及低放射率是研發重點。
國內吸附式製冷技術的發展已具水準，如何設計各元件以提高系統效率並同時降低製造成本是當今要務，在有大突破之前，建立示範系統、加強與其他能源設備的整合設計技術，是中、長期的研發重點。
（三）長期 (2020 年 ) ：先進太陽能集熱器技術研發
長期而言，持續於先進且富創意太陽能集熱器技術的研發仍是必需的，諸如全像平面聚焦式太陽能集熱器、新型儲能式太陽能集熱器、新型太陽能蒸餾器或是太陽能海水淡化技術等。
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Boelman, E. C.; Saha, B. B.; Kashiwagi, T., ”Experimental
investigation of a silica gel-water adsorption refrigeration cycle -
The influence of operating conditions on cooling output and COP, ASHRAE
Transactions: Research 101 (2), 358-366 (1995)ESTIF, “Sun in Action II –
A Solar Thermal Strategy for Europe ” (2003)
ESTIF, “Solar Thermal Markets in Europe , (Trends and MarketStatistics 2004) ” (2005)
Henning, H.-M.: Solare Klimatisierung von Gebauden - eine Ubersicht, Erneuerbare Energie (2002)
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Mayekawa 公司，產品技術資料 (2004)
Nishiyodo 公司，產品技術資料 (2004)
台大新能源中心， http://www2.me.ntu.edu.tw/~nec/(2005)
黃秉鈞、李璟柏，熱管輔助太陽能熱泵熱水器，太陽能及新能源學刊，第 8 卷，第 1 期， 4-7 ( 2003)
黃秉鈞、李璟柏、汪金華， e 世代太陽能熱水器，。 2004 年太陽能科技與產業發展研討會， 2004 年 11 月 25 日 ，台大工綜大樓 203 室國際會議廳，台北市 (2004) 。
http://www.re.org.tw/ProRE/introduction.aspx?SEQNO=5
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技術介紹
永不匱乏的綠色能源—風能，已為人類及地球帶來了商機和希望，隨著近年來
風電技術大幅提昇及市場需求快速增加，風力發電成本已與傳統能源相當接近。在各類新興能源中，風電被評為最具前景的領域之一，它能提供潔淨且無污染排放之
電能，有能源與環保之雙重貢獻。
而我國歷經風力示範推廣時期之各項努力，已使風力發電設置風潮湧現，且政府對於風電開發積極制訂相關推動政策，持續改善開發環境，促進風電產業發展，以期
達成 2010 年之推動目標。
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因應世界潮流與趨勢，以及對綠色能源的重視，現今風電開發迅速的國家在歐
洲有德國、西班牙、丹麥等國，在北美洲有美國，而亞洲也有印度、日本、中國大陸。 1999 年歐洲風能協會與綠色和平組織共同出版 ” Wind
Force 10 ” 報告，提出於 2020 年風電達到世界電力總量 10% 的藍圖願景。基於國際能源機構（ International
Energy Agency ； IEA ）對未來用電的需求評估，到 2020 年世界電力總需求會上升至 25,578 TWh ，則風電到
2020 年每年需產出 2,500 TWh 的電量。由於 2000-2002 那三年風電的發展不斷地超越預期的速度，以超過 30%
的年成長，成為新千禧世界成長最快的綠色能源。於是歐洲風能協會在 2003 年更新的 ” Wind Force 12 ” 報告中，更進一步提出於
2020 年風電達到世界電力總量 12% 的藍圖願景 (EWEA, 2004) 。然而， 2003 德國陸域風埸建置趨緩， 2004
年美國市場又由於國會?及時延長 PTC 優惠稅制而停擺，加上離岸風埸（ offshore wind farm
）建置未能及時補上，使這?年的成長無法達到 Wind Force 12 的高預期成長。即使如此，基於近五年來風電建置之成長率（如圖 3-1-1
-1 所示），顯示未來風電發展仍可令人期盼。
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迄 2004 年底全球裝置容量超過 47,000 MW ，已有 53
個國家應用風電 (WWEA, 2004) ，主要分佈於歐洲（ 73% ）與北美洲（ 15% ），由圖 3-1-1 -2
總裝置容量顯示，前五名分別為德國（ 16,629 MW ）、西班牙（ 8,263 MW ）、美國（ 6,740 MW ）、丹麥（ 3,117
MW ）及印度（ 2,985 MW ），另外日本亦已擴增達 896 MW ，中國大陸緊追在後，其總裝置容量達 764 MW
，為進入前十名的另兩個亞洲國家。
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| 丹麥為歐洲開發風力發電的先驅，由於政府的重視及鼓勵，二十多年來持續研
發，造就了成功的國際化風電產業。德國在 90
年代初僅有少許的風力機應用，但在其優異的工業基礎與政策鼓勵下，十多年來其風電裝置容量呈驚人的指數成長，遠高於其他國家。西班牙則為近年的後起之秀，
也是由於政策的獎勵，裝置容量亦極為快速成長， 2000 年超越丹麥成為歐洲第二， 2004
年更首度超越美國名列全球第二。就供應面而言，目前丹麥兩大廠商所生產之風力機約占全球市場的 40% ，德國次之，三大廠商共有 21.5 %
全球市場佔有率，另外，印度廠商（ Suzlon ）所生產風力機之銷售量，於 2003 年首度擠進全球前 10 大廠牌排名， 2004
年佔全球市場約 3.9 % ，如圖 3-1-1 -3 ）。 |
圖 3-1-1 -1 全球風力發電裝置容量成長圖
（資料來源：工研院能環所整理） |
圖 3-1-1 -2 全球前十名國家裝置發力發電容量比較圖
（資料來源：工研院能環所整理） |
圖3-1-1 -3 2004 年全球風機製造商銷售量前 10 名之市場佔有率
（資料來源： BTM Consult ApS - March 2005 ） |
現今在市場上銷售的商業化風力發電單機容量介於 600~2,500
kW ，但基於陸上風況佳之場址有限之考量，朝大型機組研發及設置離岸式風力電場已是歐洲風電產業發展的新趨勢。據 Enercon (Wind
Blatt , 2003) 資料顯示， 2002 年在德國安裝第一部 Enercon 4.5 M W 之風電機組，是目前全球最大容量之商轉機組。
Enercon 為德國最大風機製造商， 1991 年率先開發出無齒輪式風力機 (E-40/500 kW) ， 1993
年正式銷售於全球市場，所有關鍵組件包括葉片、發電機及併聯控制系統均為自製，據統計 ( 參見圖 3-1-1 -3) ， Enercon 佔
2004 年全球風機銷售市場的 15.8% ，近年均維持世界第三名之實力 (BTM Consult ApS, 2005) 。另外，在 2005 年
Repower 等風力機製造業者已完成單機容量 5 M W 之風力發電機組研發 (Repwoer system, 2005)
，並進行海上試車實驗中，是目前全球最大單機容量之發電機組，說明了風力發電機除了朝離岸式發展外，朝大型風力發電機研發也是另一個商業主流。
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現代商業化之風力發電機主要是由葉輪（葉片轉子和輪轂）、機艙、塔架以及
控制系統所組成，其中葉片為主要關鍵技術之一，約佔風力機成本 21%
。隨著風力發電機朝百萬瓦級發展後，葉片的製程以及測試驗証更顯重要，現以玻璃纖維強化塑膠材質為主，具有質輕、耐腐蝕等功能，未來發展趨勢將以碳纖
(carbon fiber) 或碳纖 / 玻纖混成 (carbon/glass hybrid )
取代玻纖，以朝大型化風力機發展，另外有關運轉及輸出控制模式已朝可變轉速及可變旋角節制發展（ DWTMA
）。發電機若採非同步（感應式）者，已可藉由光訊號傳輸增加阻抗，將原來幾為定轉速之發電機改變為具寬廣轉差甚至於可變轉速之發電機，大幅減少發電機系統
變動負荷及提昇電力品質；而同步式發電機亦拜先進電力電子技術之賜，甚至可省卻風力機之齒輪箱、直接由葉輪傳動發電，可有效降低噪音及提供極佳之電力品
質。目前先進的變速型風力機 (variable-speed wind turbine) 已可持續改變葉輪轉速，以配合風速變化使翼端速比值（
tip speed ratio ）維持固定以達最佳輸出效率。此種變速須配合 AC-DC-AC
變頻器使用，其關鍵在於結合風力機與電力電子變頻技術，讓葉輪轉速隨風速變化時亦能輸出穩定的交流電力。變速型風力機不需要齒輪箱，而採用一個直接耦合之
大輪圈式發電機，這種發電機所需維護較少，效率較高，且可達較低起動風速，深具市場潛力（翁榮羨、李欣哲， 2001 ）。
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為了因應能源危機，自 1980
年起我國亦開始積極從事風力發電相關技術研究，主要研究方向及重點是風能評估及風力機研發。在風力潛能評估方面，蒐集分析了長短期氣象測風資料並發展風能
評估模式及選址方法。在風力機研發方面，經濟部能源局委託工研院，分別於 1984 年、 1986 年及 1989 年從事 4 kW 、 40 kW
及 150 kW
風力機之研發，完成風能轉換系統設計、葉片開發、傳動鏈設計製作、監控系統設計開發、塔架設計製作、組件及系統性能測試等，雖仍未達商業化應用，但當時開
發技術與國外相較並不遜色。此期間台電公司也引進國外風力機設置於離島（澎湖七美及金門）作為補助發電，電信管理局則自製 1 台 800 W
風力機作為通訊電力使用，另外其它機構如氣象局、清大、農工中心等也配合系統性的風能研發，對於國內風能研發應用的奠基工作提供不少助力，後來因國際原油
價格大幅下跌，無經濟效益誘因，於完成階段性開發工作後即停止風力機研發工作，實為可惜。 90 年代開始進行設置風力發電場址之可行性評估，包括
1991~1992 年完成彰化濱海工業區設立風力發電機可行性研究、 1991~1993 年台電完成澎湖本島風力發電示範計畫可行性研究及工程規劃、
1995~1996 年完成澎湖本島風力發電示範計畫（ 2,400 kW ）可行性研究修訂（發電廠場址改為中屯地區）等。
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因應氣候變遷與京都議定書，自 2000
年開始政府便積極推動國內風力發電應用，由經濟部能源會參考國外經驗，於 2000 年 3
月發布施行「風力發電示範系統設置補助辦法」提供設備補助，獎勵民間投入設置風力發電示範系統，為期 4 年半，共完成風力發電示範系統總裝置容量為
8.54 MW ，促進民眾對潔淨風力能源的瞭解，營造推廣應用環境。再者，有關風場模擬與場址評選工作， 2001
年完成台灣北部地區初步風場模擬分析，以及利用 WAsP （ Wind Atlas Analysis and Application
Program ）風能應用軟體完成風力發電場址評選規劃；利用中尺度大氣評估模式，以 1996 ～ 2000
五年期間之氣象局風力資料，完成台灣地區的風力潛能分佈模擬，於 2002 年在中南台灣地區評選出台中港與台南七股沿海兩處各 100 M W
以上風力發電場址，供民間開發參考應用。至於離岸式風力發電推動先期工作方面，也已蒐集台灣淺海海域氣象、海象、地形及地質等資料，並蒐集分析離岸式風電
海域工程及國內相關法規資料，完成離岸式風力發電可行性條件初步分析研究。於 2003 年完成 200 M W
離岸式風力電場場址評選、技術可行性、經濟效益及環境影響等分析；並更進一步依據可行性評估結果，完成先導型離岸式風力電場優選方案評選及初步開發規劃，
為未來開發海域風力資源鋪路準備。
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近年在政府積極推動之下，輔導相關業界投入風力發電，完成多項工作，概括
整理如下： 1 ）技術輔導共 8.54 M W 之三套風力發電示範系統，初步發揮了點火示範的功能，促使國內風力發電應用邁開腳步。 2
）發展出中尺度大氣評估模式，完成台灣地區風力潛能分佈模擬，及利用 WAsP 風能應用軟體評選出三處風能佳之地區，完成 50 M W
以上風力發電場址評選規劃。 3
）完成離岸式風力電場場址評選、技術可行性、經濟效益及環境影響等分析，以及澎湖設置離岸式風力發電初步評估工作，為未來推動離岸式風力發電預做準備。 4
）推動地方政府 BOT 促?示範案，建立風力發電併聯衝擊分析技術 ( 江懷德、陳美蘭， 2004)
。未來若能藉由此示範推廣成果繼續推動風電應用，發揮展示教育功能，不但可達成逐年之設置目標，並且藉由大量設置風力發電系統引進商業化風力機技術，可培
植國內業者投入風力發電，將可厚植國內風力發電推廣應用基礎，發揮風力輔助發電，提供自有、乾淨綠色能源之功效。
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| 但因目前國外不論是開發風力電場或風力機關鍵元件技術發展皆已相當成熟，
而國內風電相關技術發展才正要起步，在發展的過程中勢必會遭遇多重困難，所以國內發展風力發電技術之推動策略，應掌握內需需求之機會，並利用國內具有之相
關技術能力（氣動、機電、控制、材料）優勢引進國外成熟技術，或者藉由與國外大廠合作方式邁出腳步，或者透過風電產業聯盟以及風能協會之成立，以更大的談
判能力與國外廠家洽談技術引進及合資方式，共同承接國內風機產值，再進一步跨足國際市場。茲就國內發展風力發電技術（與國外相較）有關之強勢、弱勢、機會
及桃戰（ SWOT ）分析如表 3-1-1 -1 。 |
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優勢（ Strength ）
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國內已有風力機研製經驗。 |
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風電產業技術非最尖端，但層面廣（氣動、機電、控制、材料），國內具相關技術能力，透過風電產業聯盟之成立，將可作為風力發電機組研發之整合平台。 |
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國內支持新產業之建立發展（促產條例等獎勵政策）。 |
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弱勢（ Weakness ）
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產業尚未萌芽，待扶植建立。 |
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國內需市場尚不足以支持產業。 |
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風電產業直接有關之研發能量少。 |
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市場切入時機較晚，整合系統設計技術（含經驗）較弱。 |
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國內要切入不是只供應台灣的短期需求，還要放眼全球，品質跟成本很重要。 |
| • |
國外擁有零組件專利，若沒有利用市場需求策略，國內難脫 OEM 命運。 |
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政府相關的優惠收購電費誘因較小。 |
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國內廠商技術能力夠，但相關資格認證很費時，要提早投入。 |
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國內籌設風電費時，小型案廠商很難投入。 |
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機會（ Opportunity ）
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已有明確內需市場，具產業誘因 。 |
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國際市場熱賣，供不應求。 |
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重件運輸不便，適就地生產。 |
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已有國際大廠，前來洽合作製造事宜。 |
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風力機零配件及維修需求興起，國內業者可投入代理經銷商，具市場利基。 |
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風力機零配件及維修需求興起，國內業者可投入代理經銷商，具市場利基。 |
| • |
歐元跌（除了 GE 、 MHI 外，主要風機廠皆為歐洲廠商）。 |
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亞洲太平洋區市場逐漸成熟，因此將迫使歐洲風機廠商尋找美元區的零組件及生產基地。 |
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我國規劃中的風力發電發電容量 (2010 年為 2,159 MW) 的成長目標吸引國外大廠前來參與。 |
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為因應京都議定書的生效，行政院會已通過「再生能源發展條例」草案，其中再生能源收購電價，躉售費率每度為 2.2 元，屬海域的風力發電躉售費率每度 2.9 元。 |
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威脅（ Threat ）
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國際市場大廠寡佔。 |
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需要大量資金，目前國際技術發展太快，台灣難以投入，且要面對世界大廠的競爭，成本是最大的考量。 |
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產業要形成要先有市場，風電目前自償率太低風險很大。 |
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市場需能擴大掌握、產品技術需能持續精進（若未能自行開拓及研發，則需與大廠緊密合作）。 |
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市場需能擴大掌握、產品技術需能持續精進（若未能自行開拓及研發，則需與大廠緊密合作）。 |
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中國大陸風力機產業已具規模（自製或國外合作），是國內重要競爭對手。 |
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國際大廠已完成全球性佈局，後起之秀除非與其合作，但同時也是機會點。 |
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整體而言，國內過去多年來致力於台灣地區風能潛力評估及風力發電機研製，
在 1980
年代的風力發電研發經驗與國外相較是不相上下的，但由於階段性任務完成，爾後卻停止風力發電機等相關研究發展，直到近年因政府大力推廣風力發電示範後，才
逐漸吸引開發業者積極投入風力機組建置，目前我國總裝置容量相較於其它先進或開發中國家之裝置容量仍屬偏低（ WWEA, 2005
），確實有待進一步加強推廣應用以及發展風力發電關鍵元件技術。其中風電技術涉及多種學門，包括基礎、玻纖、機電、電控及工程業等，因國內切入風力發電機
組技術研發較晚，加上現有風力發電機組本身之開發技術水準皆較國際落後，故如何提升研發能力及研發進度是目前最受關切的重點，才能迎頭趕上國際水準或建立
本土特色技術，並帶動我國風力發電相關技術之發展。而現階段我國發展風力發電以應用技術及關鍵元件研發為主，
透過建立台灣陸海域風能開發之地理資訊系統可
提供風能開發場址之相關資訊給予開發廠商，使風電開發商節省時間及人力，加速推動風力電場之設置，另外整體性篩選可用以開發風能之潛在場址，將可進一步評
估實際具發電經濟誘因之場址及裝置容量，使推動目標更為明確，以促進政策之落實。另外大型風力機開發也是未來之重點技術之一，藉由扶植國內風電產業，朝
小、大型風力發電機開發，才能有機會與國外競爭。
全球風電產業標竿國家，皆以政府的力量協助推動研發工作，發展風力發電新興產業，尋求環保與產業發展之雙贏，值得我國借鏡，國內應掌握風力機之內需需求之
機會，複製國外成功發展風電新興產業之模式，以零組件國際供應為起點，逐步建立系統供應能量
以下茲就風力發電重點技術（ 2005-2007 年）與因應對策簡要說明如表 3-1-1 -2 所示。 |
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研發技術內容
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因應對策
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時間
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• 小型風力機開發
（含本體、永磁發電機及電力轉換器）
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由法人與學界結合業者，從事高效率低風速原型機開發，應以外銷市 場為主（ 25kW 以內）。 |
2005 以後
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• 小型風力機開發
（含本體、永磁發電機及電力轉換器）
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業界結合法人預計在經濟部技術處及工業局計畫協助下，於 2005 年開始大型風機開發。
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2005 以後
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• 建立台灣陸海域風能開發之地理資訊系統
• 建立小尺度區域風場模擬之風能分佈資料
• 協助地方政府以 BOT 方式推動風力發電工作。
• 進行台灣西部海域及澎湖海域（約計 300 -400M W ）離岸式風力電場評估研究及場址規劃
• 建立大型風力發電場安全評估技術及併聯技術分析
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經濟部能源局規劃「風能整體開發推動計畫」及「再生能源併聯技術研發計畫」。
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2005-2007 年
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藉由風力發電之推廣，民眾對風力發電利用日益重視，甚至帶動開發業者從事設置風力電場開發，以及政府仍持續不斷推動及改善風力發電開發環境等努力，以下條列說明藉由推動風力發電所帶來之成果效益：
- 透過本局委託執行「風能整體開發推動計畫」設置 50 公尺
以上高度的風速塔，以實測風速資料取代原以地面風速計算之風能評估結果，使風力電場場址之風能評估及發電量推估結果更具可信度，減少風電開發商對風力發電
量之疑慮以及減少投資風險，並建立地理資訊系統，更可提供風能開發場址之相關資訊給予開發廠商，使風電開發商節省時間及人力，加速推動風力電場的設置。
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- 整體性地篩選可用以開發風能之潛在場址，將可進一步評估實際具發電經濟誘因之場址及裝置容量，使推動目標更為明確，促進政策之落實。
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- 透過行動式之宣導教育，將可促進一般民眾瞭解風力發電綠色能源，具有能源多元化及環保之雙重效益，進而支持風力發電，將有利風力發電之推廣，進而加速國內風電之開發。
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- 若經由推動離岸式風力發電場示範案例的建置後，可以增加我國風力發電朝向離岸式發展之機會，並減輕陸域土地使用不足之限制。
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- 在 5 年期示範推廣（ 2000-2004
年）後，已帶動國內風力發電應用風潮，逐年增加風力發電裝置容量，又在行政院制訂「挑戰 2008
：國家發展重點計畫」中擬推廣大規模風力發電場之下，預期 2010 年時可達到 500 M W 風力機裝置容量之推廣目標，以每瓩造價新台幣 3.5
萬元計，估計共可促進 175 億元風力機產業之成長。屆時每年可發電 13.3 億度，值 26.6 億元（以 2 元 /
度電估算），能源貢獻度達 33.1 萬公秉油當量（以 1 kWh ＝ 2,235.35 kcal ＝ 0.2484 L OE
計算），且每年可減少 133 萬噸 CO 2 排放。若總計 20 年期（風力機壽齡）則共可發電 266 億度（值 532 億元），共可貢獻
662 萬公秉油當量能源，並可抵消燃煤發電之 CO 2 排放共 26.6 百萬噸。
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- 而在落實非核家園的推動上，行政院規劃 2010 年將設置 2,159M W
的風力發電容量情形下，則前述的估計將提高為 1,000 億元風電市場之商機，屆時每年可發電 57.4 億度，值 114.8 億元（以 2 元 /
度電估算），以 20 年壽齡計共可發電 1,148.5 億度，將值 2,297 億元。
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- 預期 2010 年時達到 2,159 M W
風力機裝置容量之推廣目標，能源貢獻度將可達 142.9 萬公秉油當量，且每年可減少 574.3 萬噸 CO 2 排放。若總計 20
年期（風力機壽齡）共可貢獻 2,858 萬公秉油當量能源，並可抵消燃煤發電之 CO 2 排放共 114.8 百萬噸。
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- 政府透過風電促參開發建立具景觀特色的風力公園，將可促進地方投資、增加地方就業機會，同時藉由土地租金及權利金可提高地方政府收入，也帶動觀光遊憩人潮前來消費。
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- 未來發展離岸式風力發電將是重點策略，也預期至 2010 年時可有 300
-400 M W 的設置容量，若 1 kW 的離岸式風電設置成本約在 70000 元，則整體開發設置的經費將至 250
億元，因此初步評估機制的執行並確定開發場域及未來潛能的工作，對經濟效益的計算更顯重要。
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- 在 2003 全球風機市場約 90 億美元（含離岸式），而且每年均以
25-30% 的成長率快速往上提升，我國在 1992-2000
年未能掌握當時的成長波段建立起自主的風力發電產業，實屬可惜。現階段在行政院針對非核家園的理想要落實規劃執行，預計於 2010
年提前達成再生能源設置發電容量配比 10% 的目標，風力發電總設置容量便由原本的 500 M W 提高至 2,159 M W
之際，鼓舞了許多業者有意投入這個市場，也紛紛地期盼政府相關部門能以正確的策略及措施扶植國內各業者，積極地一步一步建立起我國的風機產業，期在
2010 年台灣地區的風力機應用市場亦有我國自有品牌機型的設置。
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藉由風力發電之推廣，民眾對風力發電利用日益重視，甚至帶動開發業者從事設置風力電場開發，以及政府仍持續不斷推動及改善風力發電開發環境等努力，以下條列說明藉由推動風力發電所帶來之成果效益：
近幾年隨著世界趨勢長遠發展再生能源之利用，我國政府積極推動再生能源發展，國內為因應 1997
年年底「氣候變化綱要公約第三次締約國大會」所通過「京都議定書」對溫室氣體減量的決議，於 1998 年 5 月舉行了「全國能源會議」，而行政院
1998 年 6 月 11 日 核定之「全國能源會議結論及擬採行措施」中，有關能源結構調整項目亦強調提高淨潔能源容量，其中推廣再生能源之利用，至
2020 年占能源供給比例以 3%
為目標。為執行全國能源會議結論，推動新能源及淨潔能源的使用，經濟部能源局成立工作小組進行「新能源及淨潔能源研究開發規劃」，之後配合「挑戰
2008 ：國家發展重點計畫」，訂定長程 2020 年風力發電推廣目標為 1,500 M W 裝置容量，中程 2010 年目標為 500 MW
，以及 2020 年再生能源發電占總裝置容量達 12% 等目標。行政院並於 2002
年底成立「非核家園推動委員會」，其中潔淨能源推動小組檢討各項再生能源推動事宜，研議提升再生能源發電推廣目標並加速推動，積極推動國內風能等再生能源
之利用，以達成非核家園之共識。為了配合非核家園政策及政府設定之目標，行政院長在 2003 年 6
月之「全國非核家園大會」上要求經濟部研議，提前於 2010 年將再生能源發電之占比達到 10% 。若要達到此目標，則 2010
年風力發電推動目標須由原本 500 M W 躍升至 2,159 M W
之高裝置容量，達成目標之困難度極高，確實有待政府加強改善目前開發環境及研提對策，以及積極研擬重點技術推動策略，並朝風電產業發展，創造中長期風電開
發之永續環境（江懷德等， 2004 ）。
未來（ 2005-2020 年）我國風力發電重點技術發展項目將以風力機關鍵元件研究開發、風力電場開發應用技術以及風力發電應用系統開發三大方向為主，各細項重點簡要說明如下： |
1 、葉片設計、開發與測試（朝玻纖及含碳纖之複合材質葉片發展）
2 、增速齒輪箱及傳動系統技術（以 3.6MW 機型適用為目標）
3 、發電機及塔架開發生產（從感應式發電機研發至直趨式風電機）
4 、整合電力轉換及控制機制驗證（以 5MW 機型適用為測試目標）
5 、小型風力機系統（研發單機容量 10kW 之發電機組以及併聯系統技術）
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1 、風力發電場評遻及效益評估
2 、電力併聯技術（以大於15MW以上之風力發場為基礎建立分析技術）
3 、離岸式風力發電場開發技術（大型風力發場建置技術及維護技術）
4 、短期風速預測技術（預報0-72小時內之發電量） |
1 、設備標準及驗證機制（建立2MW風力發電機驗證機制）
在風場評估、選址技術領域以及離岸式風力發電系統技術方面，國際皆有領先技術，國內應透過研發、國際合作，強化整合與市場
分析，建構國內整體風力發電系統與應用能力也提昇國內風力發電相關技術。而各技術發展項目其發展時程如下圖 3-1-1 -4
所示，可依短中長期描述未來技術發展之重點，希望藉由上述技術之開發，以期能與世界風電相關技術接軌。
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Danish Wind Turbine Manufacturers Association. Available from http://www.windpower.dk
International Wind Energy Development World Market Update 2004 Forecast 2005-2009, BTM Consult ApS (2005).
ENERCON, Wind Blatt, No.6 (2003), p.2.Available from: http://www.enercon.de
EWEA, Wind Force 12, The Europe Wind Energy Assessment (2004).
EWEA and Greenpeace, Wind Energy – The Facts (2003). Available from http://www.ewea.org/ewea.pdf
Repower system, REpower 5M - Proven Technology in New Dimensions (2005). Available from http://www.repower5m.de/index_flash_uk.htm
Worldwide Wind Energy Capacity at 47.616 MW – 8.321 MW added in 2004, World Wind Energy Association Press Release (2005).
江懷德等，風力示範推廣計畫全程總報告，經濟部能源委員會，台北（民國 93 年）。
江懷德、陳美蘭，達成我國 2010 年風力發電目標之推動方案， 2004 年風能應用研討會論文集，台北（民國 93 年），頁 1-21 。
翁榮羨、李欣哲，風能轉換與風力發電機 ” ，電工通訊，中國電機工程學會， 3 ， 2001 ， 42-46 （民國 90 ）。
http://www.re.org.tw/ProRE/introduction.aspx?SEQNO=3
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技術介紹
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地熱能源有別於其他再生能源，它具有地球內部自產能源的特色，而且在既定開發時間內其能源產出量是固定，不像太陽能或風力
能有著供應不穩定的情形。地熱應用的領域可分為熱能及電能兩項，其中在熱能方面應用頗早，有工業應用、農業應用及觀光休憩的多目標功能，自古溫泉就用於沐
浴、理療、烹調以及有用礦物成分的收集；而地熱若從能源利用的觀點而言，以利用於發電最有效率，因為發電後電力輸送比直接熱能利用時必須輸送大量熱水容
易，而且電廠可以就近建造於地熱區內，比較不受地理環境的限制，因此在擁有高溫地熱資源的國家，皆以發電為地熱優先利用的項目，同時發電後的餘熱（蒸汽或
熱水）可以繼續發展各種熱能的利用，據資料顯示預估全球地熱資源可供應 8.65 億人口在電力上的使用（約為 15% 全球人口比例） [1] 。
全世界第一個地熱發電例始於 1904 年在義大利應用 10 kW 的發電，美國在 1922
年建立了世界第二座的地熱發電廠，而全球開發應用的風潮則在二次世界大戰之後正式展開。如今全球前幾名地熱發電應用國家是：美國、菲律賓、墨西哥、印尼、
義大利、日本及紐西蘭等國，截至 2003 年止世界各國地熱發電設置量（ 8,402 MW ）如 表 3-1-5-1 所示：
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3-1-5 - 1 全球地熱發電裝置容量（至 2003 年底）
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國家
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容量（ MW ）
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美國
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2,020
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菲律賓
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1,931
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墨西哥
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953
|
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印尼
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807
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義大利
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790
|
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日本
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561
|
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紐西蘭
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421
|
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冰島
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200
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哥斯大黎加
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162
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薩爾瓦多
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161
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國家
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容量（ MW ）
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肯亞
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121
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尼加拉瓜
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77
|
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俄羅斯
|
73
|
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瓜地馬拉
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29
|
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中國
|
28
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土耳其
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20
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葡萄牙
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16
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法國
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15
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衣索比亞
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7
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巴布新幾內亞
|
6
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截至 2004 年為止，全世界有 25 個國家設有地熱發電廠，總設置發電量計有 8,735 MW
，每年總發電量累計有 54,613 GW 。 2003-2005 年規劃的地熱發電開發計畫計有：墨西哥（ 100 MW ）、瓜地馬拉（ 20
MW ）、法國（ 15 MW ）、肯亞（ 64 MW ）、俄羅斯（ 25 MW ）、菲律賓（ 56 MW ）、英屬哥倫比亞（ 100 MW
）、冰島規劃兩處（ 180 MW ）、紐西蘭（ 60 MW ）等 [2][3]
，在全球對京都議定書制約生效後，再生能源的開發應用必然有可期的成長趨勢，而地熱發電亦將是有此資源的國家未來高度重視的領域。
考量到地熱資源開發上的經濟效益，以往地熱源泉的開發佈點大都在地表以下 3,000 公尺
的深度為主，更深部更高溫的地熱則需要研究深層地熱資源之調查探勘技術，近來有新興加入國家如德國或其餘歐盟國家，不惜投入比目前平均開發成本更高的經費
發展地熱發電，除了較新型的發電設備外，地熱源泉的深度已經逐漸增加到 4,000 -5,000 米
，先進的鑽探工程技術應用往往造成開發成本上的增加。
地熱發電廠開發設置的流程可分為四個階段，分別是： 1 ）根據以往資訊判讀並瞭解地質狀況； 2
）地球物理探測及測試井鑽探； 3 ）地熱井建置及輸送系統； 4
）地熱發電廠建置工程及運轉維護管理等。這其中關鍵的發電機由於牽涉到不同的發電方式而有不同技術產品的供應，例如一般地熱源泉在蒸汽含量較多的區域，是
用閃發式發電系統十分普遍，而近年由於出井的地熱流體溫度不高或液 - 汽比例過高，已改採間接熱交換式或稱雙循環（ Binary ）的系統。
綜合世界各國地熱開發趨勢及研究內容可以歸納為下列數項：
1 、熱水型地熱資源之開發利用加速推廣。
2 、深層地熱資源之調查探勘
3 、先進地熱資源偵測應用技術開發
4 、先進地熱鑽井及生產技術研究
5 、熱乾岩地熱開發技術研究
6 、地熱發展應用的環境衝擊分析
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台灣全島共有百餘處溫泉地熱徵兆，地熱活動廣泛，顯示熱源條件存在具地熱熱潛能。台灣地區可區分為火山性及非火山性兩種地
熱資源，其中火山性地熱區僅有北部大屯地熱區及宜蘭外海之龜山島兩處；其他則皆屬非火山性熱水型地熱區，例如宜蘭清水及土場地區、台東金崙及知本地區等。
大屯地熱區由於交通方便，因此於民國 55 至 61
年間優先進行調查探勘開發研究，經過六年的探勘工作發現該地區地熱潛能相當豐富，初步評估其發電潛能可達 500 MW
，但因為當時針對酸性地熱流體問題在技術上尚未臻於成熟，且耐酸抗蝕的生產設備成本高而降低其經濟效益，最後未予以進一步開發，而龜山島位處離島，在電力
應用上不具經濟效益亦未進行開發。
民國 61 年大屯火山群地熱區探勘工作結束後轉往宜蘭清水地熱區探勘，初步評估具開發潛能，民國 65
年起中國石油公司參與探勘獲得地熱流體之品質產量皆佳，行政院國家科學委員會乃邀集學者專家共同投入研究開發清水地熱發電。當時的研究於民國 70 年 4
月構建一座 3 M W 先驅試驗發電廠，同年 9 月交由台電公司運轉試驗。清水地熱區因地熱產量衰竭以致發電效率過低而於民國 82 年 11
月停止發電試驗。評估當時出汽產量越來越低可能有幾項因素： 1 ）未充分瞭解清水地區地熱特質； 2 ）當時選用之發電機組不適用於清水地熱系統； 3
）管線結垢； 4 ）電廠位置選址不當等。民國 88 年宜蘭縣政府主導重新開發此區域，採委託民間興建營運（ BOT
）型態進行，初步更名為「清水地區溫泉水發電利用計畫」，進而結合多目標利用（如遊憩觀光）的特色加以規劃，並於 91 年 1
月上網公告，在一家業者投標情形下，經過甄審委員會審查後由於資格要件不符而未能有進一步開發。為提高民間廠商參與地熱發電意願，經濟部能源委員會（能源
局前身）訂定之「地熱資源探勘補助要點草案」報部核備通過，於 92 年 9 月公告實施， 93 年確定公告補助地熱區域及金額，同年 11
月宜蘭縣政府取的補助資格後，已於 94 年 5 月委外執行探勘工作做為未來推動多目標利用開發計畫（ BOT 型態）之先期準備。
民國 62-64 年間進行全島百餘處溫泉區之普查，調查項目包括溫度、流量、溫泉活動範圍、 PH 值、徵兆特性等。 69-73 年間根據普查結果選擇廬山、金崙、知本、瑞穗、霧鹿及寶來等地區進行探勘評估。
民國 74
年起能源委員會委託工業技術研究院礦業研究所（現工研院能源與環境研究所）在宜蘭縣土場地熱區進行地熱多目標利用示範計畫，為有效利用地熱水所含熱能，購
置 300 kW 雙循環（ Binary
地熱）發電機組進行地熱發電試驗，經過數年研究測試證實發電效率頗佳，產能在適當調節控制下並無衰退減產的現象，結垢問題也獲得適當的控制，當時評估發電
成本約為 2.0-2.5 元 /kWh 。民國 83 年由於該計畫已經完成階段性任務而停止 [4] 。
為加速新及潔淨能源的開發推廣利用，經濟部能源委員會在全國能源會議之後，成立『新能源及潔淨能源研究開發推動小組』，其中於再生能源技術分組中有關地熱利用推廣之短、中、長程目標規劃的初步建議如下：
1 、短程（ 2000-2008 年）目標：推廣地熱發電裝置容量 5 MW
2 、中程（ 2008-2010 年）目標：推廣地熱發電裝置容量 50 MW
3 、長程（ 2010-2020 年）目標：推廣地熱發電裝置容量 150 MW
2010 年再生能源發電裝置容量目標為 5,139 MW ，佔總裝置容量 10% ，地熱發電為 50 MW ，佔 0.1% 配比。
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國內溫泉區域雖然不少，但是在過去的研究成果發現源泉的熱量不高，而除了大屯山區以外的非火山地熱區域，地熱流體的液體成
分比例過高也降低了整體開發的經濟效益，所以原則上我國欲進行地熱發電系統建置將有賴蘊藏量較豐富的潛力區域從事生產開發，例如宜蘭清水或土場、南投廬山
及台東知本或金崙等地，但是在整體推動上仍存在以下的限制：
1 、可供開發利用之地熱資源多位於森林地（農委會林務局管理）、原住民保留區或國家風景管理區等特定國有土地上，土地使用許可取得不易，抑或是鄰近以開發風景區，恐有環境生態維護之顧慮。
2 、缺乏完整之申請、評估、審查、開發及督導等作業流程。
3 、由於幾處目前顯示蘊藏潛能較大的區域與台電公司變電所距離長，地熱發電電網併聯的成本高。
4 、地熱潛能及可開採熱源量資訊不詳，對於投資開發商而言所承擔風險較高。非火山性地熱區多分佈於偏遠山區，地形陡峻增加探勘及鑽井工作之困難，影響地球物理探測結果之判釋並限制了鑽井位置的選定。
5 、火山性大屯地熱區潛能大而且交通方便，惟因酸性腐蝕問題尚未能開發，有待國外業者技術的合作與支援。
6 、攸關我國再生能源推動成效利器 - 『再生能源發展條例』尚未通過立法，在未有足夠經濟誘因的情形下，不易吸引民間投資。
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地熱發電投資成本各國不盡相同，而且依各地熱區之地理特性及地質條件差異甚大。許多地熱應用先進的國家，對於成本的資料亦
著墨甚少，雖然一般認為地熱發電成本不會高於傳統火力發電成本，但是有太多的影響因素，如：鑽井的深度、數量、總體蒸汽量、壓力、併聯費用及枯竭衰減等，
因此不易精準地評估地熱發電經濟效益。例如宜蘭清水地熱先驅試驗電廠歷年來的發電量及成本統計顯示： 71 年度地熱井狀況最佳時，年發電量有
8,977,790kWh ，發電成本每度電約 2.651 元：在 81 年度年發電量已經降為 1,902,990kWh ，每度發電成本攀升至
7.77 元。
宜蘭清水，及土場地熱發電開發運轉計畫在 83
年相繼結束後，國內地熱發電研發動作暫告一段落。因此，除了經濟部在鑽地熱井的大屯山及土場地區曾研究開發多目標地熱應用的用途外，目前台灣的地熱區幾乎
都屬於「熱能直接利用型態」，直接引地熱「露頭區」（溫泉、噴氣孔、沸泉等）的熱水或蒸汽做為溫泉沐浴使用，輔以相關餐飲或住宿等設施為主要利用型態，形
成多處著名的溫泉休閒觀光專區，如：北投陽明山大屯山溫泉區、南投盧山東埔溫泉區、台東知本金崙溫泉區、台中谷關溫泉區、太平山區仁澤溫泉區或宜蘭礁溪溫
泉區等。而大屯山溫泉除了造就出北投溫泉鄉之外，地熱谷滾燙的青磺水常吸引滿山谷煮蛋的遊客前來，另一方面小油坑或大磺嘴等地熱區噴氣孔煙霧迷濛，噴孔旁
硫磺結晶及安山岩受熱液產生換質作用而形成的特殊景觀，對一般遊客而言便成為最佳的戶外自然教育學習環境。
我國雖然規劃了 2010
年再生能源項下地熱發電的裝置目標量，但是前述提及若單純以發電用途進行開發，在投資風險及經濟效益的雙重評估下恐不易吸引投資開發商之青睞。因此在推動
上若以「地熱發電及多目標利用」計畫方向來規劃，在執行上將比較容易吸引開發商前來投資，而且國內實施週休二日及泡湯風潮已起，對於休閒生活品質的要求也
日益升高，地熱發電的應用系統搭配地熱博物館（或展示館），若再結合自然生態環境景觀的溫泉休閒專區，必然可吸引國內外遊客前來。如此一個既滿足遊客完整
遊憩需求、又兼顧個別基地的發展特性，也能結合環境與永續發展，是我國推廣地熱發電應用一種獨特的方式，因為環顧全世界，幾乎均是以單純的地熱發電為開發
訴求，而鮮少結合遊憩知性的多目標開發。
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我國在 2010 年達成設置地熱發電容量為 50 M W
的目標，初步規劃以重點發展清水地熱為主，輔以金崙或土場擇一配合開發，將資源集中於一二處已經具有初步探勘資訊的地熱區域較有成功之機會。清水地熱資源
的地質與探測生產井的資料遠較其他地熱區齊全，當我國要重新啟動地熱發電及應用工作，國內專家學者均建議選擇開發清水地熱資源為優先考量。由於清水地熱區
域中比較平坦且為當時中油台電開發設置 3 M W 發電廠及地熱井計 13 公頃 面積土地，在 94 年 8 月宜蘭縣政府以 800
多萬元向林務局申請撥用而擁有土地所有權，未來配合縣政府以地熱多目標開發利用進行促參 BOT
型態的計畫公告，以「地熱發電及多目標利用」計畫初期電廠開發可以先考量供應飯店及專區內相關用電，日後再進行第二階段的大規模地熱發電開發應是風險較低
的投資策略。初期投資開發商考量經濟效益以自用發電方式在 2007 年底前完成一座 300 kW -1 M W 的 Binary
地熱電廠的成果將是可能的。在熱能利用（溫泉水利用）的數量不列入發電數量的計算時，應與宜蘭縣政府溝通清水地熱區擴大規模開發發電系統的可行性，同時要
考量到發電設備的投資補助方有經濟誘因，如此在 2010 年完成第二階段大規模的地熱發電目標（ 20-25 MW ）的推動才有機會達成。
在其他地熱資源區域的鑽探資訊不足的情形下，考量達成 2010 年設置地熱發電容量 50 M W
的目標前提下，除了清水地熱外必然需要再對另一個地熱資源區進行規劃開發，但是環顧國外成功的地熱發電開發經驗從規劃到鑽探到發電，整個流程的完成至少超
過五年，不管未來選擇土場或金崙地熱加以開發，從土地取得到真正的發電，時間上的壓力自然不小。在中央編列鑽探開發經費先儘速予以評估整體開發減少未來投
資商的風險是必須的，同時也應以小型開發自用發電為前提，未來才有可能如清水地熱的規劃般進行第二階段較大規模的發展。國外許多案例是由電力公司投資開
發，而我國電力併聯系統必須要併入台電公司變電所，若台電公司評估願意開發地熱發電，則我國要達成 2010 年的 50 M W 發電目標將較有可為。
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Marnell Dickson ,”The earth's own powerhouse-power and
heat from geothermal energy”, Renewable Energy World, p216-221,
July-Aug,2002
Newsletter of the International Geothermal Association, Jan-Mar., 2005
John Lund, ”Ground heat – Worldwide Utilization of Geothermal Energy”, Renewable Energy World, p254-260, July-Aug, 2005
經濟部能源委員會，新能源及淨潔能源研究開發規劃總報告，經濟部能源委員會，台北（民國 88 年 5 月
http://www.re.org.tw/ProRE/introduction.aspx?SEQNO=12
