1、幸福建築學-7太陽能不能？,授課教師：梁佳美 授課日期：20131030,太陽能的發展歷程-,1900-1920 以太陽能動力裝置作為研究重點，聚光方式多樣化，例如：平板集熱器及低沸點工作介質，裝置擴大，但是造價昂貴。1920-1945 由於第二次世界大戰爆發和礦物燃料大量開發，太陽能無法解決大量即時的能源需求，研究工作逐漸減少。1945-1965 第二次世界大戰結束後，一些有遠見人士開始呼籲大眾重視石油與天然氣資源正在銳減的問題，太陽能的研究熱潮再度興起。1965-1973 由於太陽能技術還在成長階段尚未成熟，投資報酬率不理想，無法與現有能源競爭，得不到大眾、企業和政府青睞，讓研究工作停滯不
2、前。,太陽能的發展歷程-,1973-1980 中東戰爭爆發(1973年10月)引發石油危機，石油輸出國組織為維護本國利益，採取石油減產、提價等辦法，使得依靠中東進口廉價石油的國家經濟大受打擊。這些國家，尤其是工業發達國家，開始正視替代能源的重要性，於是又再度興起一次太陽能開發的熱潮。1980-1992 由於全球石油大幅降價，核能發展快速，加上太陽能技術沒有重大突破，無法提高效率與降低成本，居高不下的價格使各國大幅削減太陽能研究經費。1992-迄今 太陽能首度與環境保護結合在一起。人類大量燃燒礦物能源，導致嚴重的全球性環境污染及生態破壞，對人類的生存發展造成威脅。1992年聯合國於巴西召開世界環
3、境與發展大會，將環境與發展結合，確立永續發展的未來走向，各國將加強清潔能源技術開發。1996年聯合國於辛巴威召開世界太陽能高峰會議，進一步表明聯合國及全球各國發展太陽能的決心，要求全球共同行動。,台灣近幾十年太陽能的發展歷程-,1978 1.核能所開始2吋單晶矽太陽能電池研究。 2.台大、清大、成大正式開始2吋非晶/銅銦亞鹽酸 薄膜電池研究。1980 台灣工研院成立能源所，其下設有太陽能電池研 究室，研究單矽晶太陽能電池。1982 1.中美矽晶製品股份有限公司成功製出單晶矽棒及 矽晶圓。 2.工研院成立非晶矽研究室。1988 光華開發科技公司開始生產非晶矽太陽能電池。1998 合晶科技股份有限
4、公司成功拉出台灣第一支從長 晶、成形到拋光一貫化製成的吋晶棒。,台灣近幾十年太陽能的發展歷程-,1999台灣開始大力推展太陽能電池發電，並制定獎勵措施，相關業者大幅增加。2000 1.經濟部能源局實施太陽光電發電示範系統設置 補助辦法，提供半額補助，清雲科技大學成為 第一個接受半額補助單位。 2.台灣第一家太陽能電池公司成立：茂迪股份有限 公司。2002 1.經濟部能源局實施太陽光電發電示範系統設置 補助辦法，提供全額補助，工研院為第一個完 工系統。 2.台灣第二家太陽能電池公司成立： 益通光能科技 股份有限公司。 3.總統府屋頂設置20kWp太陽能板發電機。,2003 1.工研院開始研究多晶
5、矽太陽能電池。 2.核研所開始-族化合物太陽電池技術，專注於 高聚光太陽光發電系統。2004 1.工研院技術轉移的太陽能電池公司DelSolar成立。 2.工研院舉辦第一屆金羿獎。 3.工研院協助政府於南沙群島設立離島太陽能發電 系統。2005 昱晶、昇陽、新日光成立。2006 第一個受德國TV認證的台灣太陽能模組公司： 興達科技股份有限公司。2008 杜邦於台灣成立第一個太陽光電研發中心。,台灣近幾十年太陽能的發展歷程-,2009 1.台灣再生能源法通過。 2.Semi Taiwan PV經國際半導體設備材料產業協會 (SEMI)核准成立。 3.高雄世運會主場館完工，屋頂裝設8,844片太陽
6、光 電模組，年發電量可達110萬度。,台灣近幾十年太陽能的發展歷程-,太陽如何能：太陽能的種類,太陽能分二種： 1.太陽熱能(solar thermal)： 使用集熱板將太陽光轉換成熱能使用，主要使用在空調、熱水和 暖氣上。 2.太陽光電(photovoltaic)： 用太陽能電池將太陽的光能轉換成電能，連結許多太陽光電模組 就可成為一座太陽能發電系統，也可以針對需求與建築物結合， 例如：遮陽板或屋瓦(稱為BIPV)。,太陽如何能：太陽能電池的種類,太陽能電池種類共可分四種： 太陽能光電系統是將成行或成列的太陽能電池，裝置在模板中組成。其最重要的組成就是太陽能電池，太陽能電池可以將太陽光直接轉
7、換成電能，種類如下： 1.晶矽型太陽能電池： 以集熱板將太陽光轉換成熱能使用，主要用在空調、熱水和暖氣上。 2.薄膜型太陽能電池： 用太陽能電池將太陽的光能轉換成電能，連結許多太陽光電模組就可 成為一座太陽能發電系統，也可以針對需求與建築物結合，例如：遮 陽板或屋瓦(稱為BIPV)。 3.聚光型太陽能電池：結合透鏡與太陽光追蹤器，是較新型的高效率太 陽能電池。 4.染料敏化太陽能電池：新型太陽能電池，以光合作用為發電原理，基 板大多為玻璃，原料廉價、製成簡單，可降低太陽能發電成本。,太陽如何能：太陽光電系統構造,太陽如何能：太陽光電系統種類,太陽光電系統種類可分為三種： 1.獨立型太陽光電系統
8、 使用蓄電池儲存電力，產生的直流 電可以就地使用，多用於市電無法到達 之處。常見於高山小屋、高山、離島、 基地台等。,太陽如何能：太陽光電系統種類,2.市電併聯型太陽光電系統 與市電網路併聯，產生的直流電必 須與經過直/交流電轉換成交流電。如 果發電量供不應求時，可由台電供電， 但是缺點是停電時會自動關機。,太陽如何能：太陽光電系統種類,3.緊急防災型 與市電併聯，同時也有蓄電池搭配。平 時與市電併聯型太陽光電系統供電機制相同 ，停電石油蓄電池作為緊急發電的來源。,太陽如何能：建築物也能發電,BIPV(Building integrated photovoltaic)建材一體式太陽能光電板，是
9、以建築設計手法，將建材與太陽光電模組結合後用於建物上。它既是建築外殼的一部份，也具有發電功能。,優點1.材料兼具建材及發電兩項功能。2.縮短建築施工時間，不需要再做二次施工。3.吸收陽光可遮陽兼發電，降低建築物外表 溫度。4.有效利用建築物的表面積。5.運用方式更具彈性。6.相較於額外架設的太陽能板，BIPV較可提 升建築物的美觀。7.與能源管理系統整合，更具結能管理效益。8.可降低整體建築成本。,缺點1.以垂直架設之BIPV所接受的 日照量較小，容易受到遮蔭 的影響，降低發電量。2.目前BIPV色彩與形狀有一定 的限制，建築物的外觀造型 表現連帶受限。,太陽如何能：太陽能VS用電度數,一度電
10、我們可以做甚麼？1度電1千瓦1小時(1kWh)電費消耗電力(kW)使用時間(hr)電價(元/度),代表刻度：可使用電力1小時吹冷氣(900W；1小時6分鐘) 吹電扇(66W；15小時9分鐘) 用電暖爐(700W；1小時25分鐘) 用除濕機(285W；3小時30分鐘) 用電磁爐(1200W；50分鐘) 用電鍋(800W；1小時15分鐘) 用電熱水爐(1500W；40分鐘) 用洗衣機(420W；2小時23分鐘) 用烘衣機(1200W；50分鐘) 看電視(140W；7小時8分鐘) 用桌上型電腦(150W；6小時40分鐘) ,太陽如何能：太陽能VS用電度數,太陽哪裡能：德國的案例介紹,德國近期光電相關
11、政策2009年哥本哈根氣候會議召開之際，德國政府表示，除了2020年前減少40%的溫室氣體排放以外，在2050年前，所有電力共應都來自於再生能源。2010年德國擬將太陽光電收購價格降低元補貼的16%。使用回售電力用戶的回購價，預計將會由每度電39歐分降低至32.8歐分；但是，對於發電電力自用型用戶，將不受到此次降價的影響，由每度電最高補貼43歐分，僅降低至42.8歐分，這對於太陽光電相關企業影響較大，但是此一政策目前尚未定案。,德國太陽能應用策略1.採回收電價確保再生能源生產目的：確保再生能源的生產，避免硬體裝設完畢後，因疏於維修保養，使發電效益大幅降低，辜負補助的美意，浪費成本，再次損傷再生
12、能源形象。,太陽哪裡能：德國的案例介紹,德國太陽能應用策略2.五十陽光社區德國北萊茵威司法倫省從1997年開始，由主管能源及建築規劃事務的三個部會：都市建設、住宅、文化暨體育部，科學暨研究部及交通、能源暨國土規劃部共同合作，補助五十社區，以新建或整建的方式，利用有效的技術與合理的施工，結合主動即被動使用太陽能科技設施與節能建材，以達到降低居住能源消耗的目的。,太陽哪裡能：德國的案例介紹,德國太陽能應用策略3.十萬戶太陽光電屋頂計畫再生能源法的配套措施-十萬戶太陽光電屋頂計畫，這是德國聯邦政府從1999年初到2003年底，由聯邦經濟部及國家興業信用銀行合作，以及具吸引力的低利率信用貸款，補助太陽
13、光電設備的政策措施。預計每年可減少10萬公噸的二氧化碳排放量，所產生的電力也可供給五萬戶四口之家的家庭用電。,太陽哪裡能：臺灣案例介紹,4.太陽房子會呼吸：太陽圖書館暨節能展示館 位於台北市青年公園的太陽圖書館暨節能展示館，是由前茂迪股份有限公司董事長 (創辦人)鄭福田先生，以個人名義捐贈興建，由九典聯合建築師事務所設計，並由德國漢得學社引進房屋節能技術，負責建築物整體節能規劃與評估，並包含施工工法。全館共有二層，一樓規劃為台北市立圖書館所屬的智慧圖書館，二樓規劃為節能展示館。,太陽哪裡能：臺灣案例介紹,設計理念 1.一切以節能為優先 依循先功能後形式(form follows functio
14、n)的原則，透過主動產能與被動節能的設計概念，讓整體建築達到有效能源利用為目標。 主要產能指的是主動使用太陽能設計，例如屋頂裝置太陽能光電系統，被動節能則是指透過大面積開窗，引進自然光源，達到少用人工照明的節能效果。,太陽哪裡能：臺灣案例介紹,2.太陽房子的設計概念 在德國被稱為太陽房子的設計概念，是以能夠控制溫度、 濕度的密閉式環境來節省能源，這與台灣地區一向講究透氣通風的原則相違背，因此，如何將太陽房子的概念應用，就必須藉由運算技術與隔熱材料來進行。尤其，透過隔熱系統可以控制夏天的熱獲得(heat gain)與冬天的熱耗損(heat loss)，節省近80%的能源耗損，再搭配採光與通風設計，更可提升建築物整體的節能效益。,太陽哪裡能：臺灣案例介紹,可以自由自在呼吸的房子 1.建築物理環境的考量 本棟建築屋頂設計採取南側低、北側高，當南北二側窗戶對開時，有助於室內空氣的自然對流，加上每小時2次的換氣設計，可有效保持室內空氣流通。 2.空間配置考慮日照問題 3.主動產能設級是太陽光電模組所取代的遮陽棚空間 4.採用100%天然植物與礦物質提煉的自然塗料,
