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幸福建築學-7 太陽能不能? 授課教師:梁佳美 授課日期:
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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。 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。 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。 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。
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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。 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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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)。
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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。
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太陽如何能:太陽光電系統構造
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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。
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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。
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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。
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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。
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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)█ █ █ █ █ █ ▎ □ □ □ □ □ □ □ □
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太陽如何能:太陽能VS用電度數
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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
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