需要多大的土地才能讓太陽能發電取代一座火力發電廠?

我們會面臨四個問題:

a. 裝置容量與容量因數

b. 土地成本

c. 儲電技術與成本

d. inability to be on demand

台中火力發電廠佔地277.5公頃(2.775平方公里),裝置容量為5780MW。

太陽能發電目前每平方公尺裝置量約0.15KW,台灣北、中、南的有效日射時間分別是2.5、3.5、4小時/日。

如果假設以4小時/日來計算,則我們需要將近200多平方公里的土地面積來裝太陽能發電面板,才有可能取得與台中火力發電廠裝置容量下,工作24小時的總發電量。



這個是所謂的「容量因數」。火力、核能發電廠的容量因數均高達90%以上,而太陽能只有15%左右、風力約20~30%。

用實際工作時數觀念來看,火力、核能發電是個每天可以工作21.6小時以上的機器人,而風力與太陽能就只能分別工作7小時與4小時的機器人。今天你希望用後者取代前者,當然後者要多裝很多倍才能取代掉前者一整天的工作量。

台北市面積也才271.8平方公里,換言之你要用將近一個台北市的土地來裝太陽能板,才可能取代掉一個只需要使用1%土地面積的火力發電廠。



這就來到問題b,我強調的土地成本問題:在台灣這座小島要取得這麼大片土地,邊際成本必定上升得很快,很可能上升到邊際報酬率為零時,你的太陽能面板都還累積不到前述的總裝置容量。

又假設台灣真的要100%靠綠電:問題c — 太陽能發電或風力發電都需要很大的儲電設施,才能在沒太陽或沒有風的時候時繼續供電。目前人類比較成熟的技術,還是靠水力位能的方式儲存。而這個方案佔空間、地理因素影響很大且建造價格也不便宜。

大規模鋰電池系統廠商號稱能做到,但實際上沒人知道長期營運的可靠性,此外大規模電池成本驚人。

問題d是伴隨問題c而來:太陽跟風力不是你呼之即來。丹麥空有很大裝置容量的風力發電系統,但是風大時電力往往需求沒那麼大,過剩電力得廉價賣給歐洲其他國家;國內需求上升時風力又不能on demand,得用更貴的價格從他國買電。造成丹麥電價非常貴,住宅每度電0.3歐元(NTD10.67),美國則是住宅每度電0.12美元(NTD3.64)(均以2016年平均計算)。



用將近3倍的成本來買電,這種環保我實在沒什麼興趣。說這個商業模式可以在自由市場競爭下生存,我也懷疑。

這也是為什麼我認同華爾街日報的這篇文章「City Pledges for ‘100% Renewable Energy’ Are 99% Misleading」並放上來分享。

光靠綠能而拿掉火力、核能這種base-load plants是愚不可及的。蔡英文的「又要非核又要減碳」政策本質現階段來看就是騙。

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