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-Ⅰ 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，讓研究工作停滯不前。

太陽能的發展歷程-Ⅱ 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-Ⅲ 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６吋晶棒。

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 台灣近幾十年太陽能的發展歷程-Ⅲ 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 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。

2.核研所開始Ⅲ-Ⅴ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。 台灣近幾十年太陽能的發展歷程-Ⅲ 2003 1.工研院開始研究多晶矽太陽能電池。 2.核研所開始Ⅲ-Ⅴ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TÜV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。

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 光 台灣近幾十年太陽能的發展歷程-Ⅲ 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 光 電模組，年發電量可達110萬度。

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 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， 再次損傷再生能源形象。 德國近期光電相關政策 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。

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 function)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