【專題探索】再生能源發展技術展望與成本趨向——以太陽光電及風力發電為例
顏君聿、黃釋緯 (2011/07/06) 《台經月刊第34卷第7期》
近年來，受全球原油價格波動及國際節能減碳風潮，再生能源發展深受注目，尤其在2008年金融海嘯以降，各國更以綠色新政作為經濟復甦之主要策略之一，截至2009年底，全球再生能源發電總裝置容量達到12.3億瓩，較2008年成長約7%。
再生能源發展因各國之自然條件不同，其發展目標也不相同，影響再生能源發展之重要因子有三：(1)各國再生能源資源潛力最為重要，再生能源之應用，與各國客觀自然環境有密切關係，故考量實際適合之地理環境與用電需求，以選擇對於當地自然條件利用最有效率者為規劃的第一步；(2)再生能源技術發展，將影響各項再生能源設置目標及占比，各項再生能源技術可行性、成熟度與普及率等條件，可以轉化作為其能源效率、成本規劃之參考；(3)再生能源發電設備之裝置成本高低，以及未來電價價格趨勢，為中長期推動再生能源之重要因素目標之擬定參考。
綜觀世界各國之再生能源發展規劃，皆集中在太陽光電及風力發電，如美國規劃至2025年，再生能源占比將達總發電量的25%，其中大部分為太陽光電及風力發電。而我國再生能源發展規劃，亦以風力及太陽能為重點項目。因此，本文將對再生能源技術發展及成本趨勢進行分析，並將研究範疇限定於太陽光電及風力發電，透過對其技術發展之探討，分析其發電成本之趨勢。
技術演進與經濟效益
在全球能源短缺及價格持續飆漲的雙重壓力下，再生能源科技正逐漸克服其能源轉換效率不足、成本過高等障礙，期透過新材料與新製程的導入，提升其效率，加上產能提升、規模經濟帶來的效益，將促使再生能源發電愈來愈具競爭力。由此可知，再生能源技術發展所帶來之經濟效益，主要表現在其發電效率之提升。
就風力發電來看，目前發電效率約為20~40%。風力發電機係依靠空氣中流動的風來推動葉片而發電，葉片截獲風的動能後經由發電機轉換為電能使用，由於風力機從自然風獲取的能量有其界限，理想的風能轉換「輸出係數」(CP)最大值為0.593，即原有能量僅約60%可變換利用，加上實際風力機因流體力學損失等的影響，輸出係數常不到40%，而經過電力轉換及線路傳輸等損失造成實際效率值更低。
太陽光電則是利用太陽電池將光的能量直接轉變為電能輸出，其發電效率係依電池種類及半導體材料而不同（表1）。
表1 各式太陽電池之發電轉換效率
隨著全球綠色能源應用逐年成長，風力發電及太陽光電的發展，已被國際間視為最主要的清潔能源技術之一。預期未來風力發電機組與太陽電池之能源轉換效率將持續提升、製造及發電成本持續下降，產業將更具競爭力，其技術應用將更為廣泛。
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