中研院物理所 鄭天佐

今年十月時代雜誌選出的十二位「環境英雄」中,有位是丹麥山牡瑟島(Samso Island)的索連赫曼森(Soren Hermansen),他是以凝聚島內居民力量,促使該島在世界上首次成為「能源碳中性」的貢獻而獲選。山牡瑟島是個面積與澎湖本島相若,人口只有十分之一的小島,只因2003年首次成為百分百綠色(或再生)能源島而享譽全球。各國主要電視台和報章雜誌如CBS、NBC、CNN、NHK、Time、New York Times等都競相造訪,專題報導此一成就,前往取經外國使節更高達52人。

科學數據顯示百年來地球表面暖化嚴重,多數科學家認為這是人類產業革命後大量使用石化能源(石油,煤炭與自然氣)所排放二氧化碳造成的溫室效應所導致,因此世界各國無不傾力推動減碳,山牡瑟島的成就也就格外引人注目。

世界上減碳最力的國家該算是歐盟,他們計畫在二○二○年達到使用二十%再生能源的目標。美國動作慢了好幾拍,但新總統歐巴馬一上任,也將往同一目標推進,美國約有30%能源來自國外,他計畫每年投入數百億美金開發再生能源,亦即把花費在輸入石化能源的資金投資開發再生能源新產業,以期能源自足。

歐盟中推動綠色能源最成功的是丹麥,風能發電領先各國,不只全國二十%電力來自風力,還有多餘賣給德國。不過不管是哪一國,離開百分百能源碳與熱量中性(使用能源所排放碳與熱量和這些燃料成長時向大氣攝取的碳與熱量相等)目標還很遙遠。世界上唯一例外是山牡瑟島,難能可貴的是島上居民生活作息一切正常,這個小島也因此聞名全球。

該島離丹麥本土約15公里,經濟主要依靠農業,生產的草莓和馬鈴薯尤享盛名。1997年該島從政府給獲得推動「百分百再生能源」計畫,隔年島民開始同心協力開發多元再生能源。因為島上整年風能資源豐富,所以他們在島上興建十四座風力發電機,離岸還有十座,年產十萬五千MWHr(百萬瓦─小時)。風速隨季節和時刻變化不定,他們生產的電力和陸地供電網路連結,把島上過剩電力賣給內陸電廠,不足時則由內陸補足,現在島電力每年有20%剩餘外銷。

北歐天氣冷,熱水是家庭必需品,他們在島上建造幾座熱水廠,利用太陽能和燃燒牧草、麥幹與碎木片等熱水,通過管線供應住家。農耕機使用榨取自油菜仔等農作物的生質柴油,電動汽車電源則來自風能發電機。

當世界各地記者造訪時,他們高興地炫耀風能發電已經帶來額外收入,所以他們又準備投資在離岸興建更多風力發電機。偏遠處電力供應不便則使用薄膜太陽電池,這種電力遠比一般電價高,問既然如此他們為什麼還要用它,他們的回答是使用太陽能不會排放溫室氣體而造成地球暖化,也不會破壞子孫的地球生態環境,用起來心安理得。地球永續發展和減碳的上策就是隨時隨地善用自然資源。

台灣想在國際舞台扮演重要角色,必須積極響應全球性的節能減碳運動,山牡瑟島的寶貴經驗尤其值得我們參考。台灣離島如澎湖,經濟發展情況遠不如本島,為了振興經濟,在利益團體鼓動下,離島居民一再向政府施壓開放賭博。開放賭博業的憂慮在於很難防止黑道介入,除了治安問題外,毒品和色情行業可能接踵而至,而且賭博會養成人民投機的個性,算不了高尚娛樂。即使政府最後屈服於外來壓力而開放,其所衍生社會問題可能不是島上居民所願意承受的。

有一經濟振興方案值得居民和政府認真思考,那便是由政府和私人企業共同投資開發離島成為百分百的碳中性再生能源區,開發再生能源科技和產業。澎湖90島嶼冬天風大,適合風力發電;隨著技術的改進,本來發電機附近居名抱怨的噪音已經大幅減少,至於是否嚴重破壞自然景觀則見仁見智,有人認為林立的風能發電機代表科技的進步,值得驕傲,丹麥就有不少人夏天坐船到離岸風能發電機下穿梭觀光。

澎湖夏天炎陽高照,特別適合薄膜太陽電池發電。一般商用矽多晶薄膜發電效率在12至15%間,利用奈米科技製造的多層模加上多次反射面設計,效率可高達40%,但價格昂貴,除非研發改進製造程序,減低價格數倍,否則得不償失。台灣離島海潮、海流和海浪都可善加利用發電,但是資源是否足夠開發則有需審慎評估,高效率技術也亟需研發。

為了解決風能、太陽能和海浪發電等無法避免的季節和時刻性變動,除了設法與台灣本島供電網路連結外,也需要研發儲蓄能量新科技。一般輸電線路利用交流電,電線則用高純度銅線,交流電的優點是電壓很容易用變壓器加以升降,家用電源超過220伏特便易發生意外,但長途輸電線路不用幾十萬伏特高電壓則電力損失嚴重。即便如此輸電損失仍然驚人,所以線路長度受限,可能的解決之道為採用直流電和超導體電線,但實用技術有待開發。

儲蓄能量科技是另一再生能源能否普及的關鍵技術。最簡單的儲能方法是利用多餘電力電解水製造氫氣加以儲存,電力汽車可透過燃料電池把氫氣轉換為電力。就地儲存大量能量最簡單的方法是用多餘電力抽水至高處蓄水池,電力不夠時再利用水力發電機補救,重點在於如何提升轉換效率。利用大質量的高速飛輪和大體積高壓儲氣艙也可儲蓄大量能量,當然實用技術也有待開發。

台灣從推動離島百分百使用再生能源所研發出來的新科技,也會促進有無限國際商機的新能源產業。而且只要計畫成功,加上離島原有的好景色,不難發展興旺的離島觀光產業,除了能改善離島經濟狀況外,還可大幅提升台灣國際知名度,或許也能抒解我們遭遇的外交困境。