太陽光電 – 台灣8縣市單位面積發電量

前文提到,我們可以利用建築能耗模擬來估算太陽面板在不同氣候區之逐月發電量。原理是軟體會逐時計算太陽照射面板的角度、輻射強度,然後依面板的光電轉換效率來估算其發電量。

快速建築能耗模擬分析平台RBESP就具有此功能。下面是以RBESP估算台灣8個縣市: 台北、新竹、台中、嘉義、台南、高雄、花蓮、台東每平方米之逐月發電量。氣候檔是依據內政部建築研究所「智慧綠建築資訊網」(網址: http://smartgreen.abri.gov.tw/) 上供檔案下載之「建築能源模擬解析用TMY3標準氣象年資料」。面板假設是水平安裝,效率值0.15。現有太陽光電模組產品之效率值多介於0.11至0.19之間,0.15是中間值。從經濟部能源局「太陽光電模組產品登錄」網站(網址: http://www.tcpv.org.tw/Product/)上可查詢已登錄產品之效率值、功率,以及面板尺寸、性能驗證代號等等。不同效率值之面板發電量可免費在RBESP上做估算。

要注意的是建研所提供的氣候檔是1990-2012 年共23 年的「綜合」。實際上每一年每一月的氣候都會不一樣,所以產出的發電量也會與估計的有差異。不過以氣候檔估算之面板發電值還是據相當參考價值,尤其是與建築物的能耗一起模擬分析,可以準確估算太陽光電可「平衡」多少建築物對外電的依賴。以最北的台北為例每平方米太陽面板每年約可發電137千瓦小時。一般廠辦建築的耗電約每年每平方米120千瓦小時。所以在屋頂鋪滿太陽面板,再加上遮陽效果,應可供應一層樓之用電。

廣告

太陽光電 – 隱藏的紅利

為加速太陽光電設置普及化,經濟部能源局制訂收購電價制度,提供固定優惠費率,保障收購再生能源所生產之電力二十年。目前主要收購類型如下:

  • 全額售電:太陽光電發電設備所產生之電力,全部賣給台電,家中用電則向台電購電供應。
  • 餘電售電:白天太陽光電發電設備所產生之電力,優先提供住家用電使用,若有餘電則賣給台電,發電量不足時,則向台電購電供應。pv-fee
            資料來源: 經濟部能源局陽光屋頂百萬座網站

10年內可回收成本

目前市面上的太陽光電產品一般每 1m2面積輸出功率約150(0.150)。所以每 1瓩太陽光電裝置容量約需2坪的面積。以屋頂型為例,多數建築會落在20瓩以上不及100(40-200坪之間)。依太陽光電建置服務廠商估算,若把所發的電全額回售台電,所有成本,包括建置費、系統維護費、每年保險費、空間使用費約可在10年內攤平。因此吸引不少名間投資,甚至出現新創公司透過網路募資平台,在短短一年之間就成立近10個建置案。

隱藏紅利 1: 提供遮陽,降低空調用電

對頂樓用戶,太陽面板阻擋太陽直射屋頂,可提供有效的遮陽效果。而且大多數太陽面板裝置與屋頂之間留有空隙,會產生空氣對流,進一步幫屋頂降溫。至於可降低多少空調用電與尖峰容量,決定於建築物所在的氣候區,以及屋頂本身的隔熱好不好。太陽越大、越炎熱的地區,原本屋頂隔熱差的老舊建築,可能降低的空調用電與尖峰容量越大。而且太陽越大的地方,太陽面板的發電量也越大,所以可說是利上加利。

隱藏紅利 2: 若自用,可降低契約容量

若是選擇「餘電售電」的方式,也就是太陽面板所發的電先自己用,若有餘電再賣給台電,哪額外的紅利就是可降低契約容量與尖峰用電。當然這是針對白天用電量大的商辦建築,包括學校與政府機關。契約容量是與台電用電契約上得使用之最大用電需量。若每個月的實際尖峰用電沒有超過契約容量,就白白多付未用的需量,產生浪費。 若有超過契約容量,就須付罰款,也是浪費。

台灣屬亞熱帶氣候區,尖峰用電時段都是在夏天空調用電高峰時段,通常也是太陽最大、最炎熱的時候。契約容量因每年氣候變化,並不容易掌握。但太陽能面板在夏天的發電量遠大於冬天,幾乎與空調用電量的起伏同步。既使出現異常高溫的日子,太陽能面板也會產生超過平常的發電量,剛好可自動降低氣候不可預測變數之影響。

所以太陽光電不只可降低每個月向台電購電的需量,還可降低因夏季氣候異常超用而被罰款的風險。另外,夏季電費高,尖峰時段的電費更高。對用電量大的商辦建築,太陽光電可幫忙節省的電費效益更加明顯。

隱藏紅利 3: 若普及,可幫台電降低備用容量

目前台灣對綠色能源的討論,大都只針對其佔全年總發電量的表分比。因目前佔比不大,所以覺得影響不大。但綠色能源中的太陽能與風能都有很強的季節性。風力發電在北歐特別普及,除了有優質的風場外,部分原因是冬天的暖氣能源需求特別高,符合風力發電的季節性。相反的,台灣的夏季空調能源需求高,剛好符合太陽能的季節性。台電的備用容量主要決定於夏季的系統尖峰負載。若能降低夏季系統尖峰負載,也就能降低台電的備用容量,進而節省龐大的基礎建設成本。太陽光電在這方面的效益可能遠大於其對總發電量的佔比,值得更進一步的討論與思考。

善用建築能耗模擬技術

目前實務多以面板輸出功率和日照時數來估算全年發電量。但太陽輻射強度並不是固定不變。在不同的時間、不同的地點,太陽的照射角度不同,輻射強度也會不一樣。舉一個簡單的例子。靠近北極圈的地方夏天有「永晝」,一天有24小時的日照時數,但其發電量可能還不及在赤道中午一個小時日照之發電量。更重要的,估算全年總發電量無法反映上述太陽能的「季節性」。

由於建築能耗模擬技術的突飛猛進,我們現在可以應用它來準確估算太陽面板的逐月發電量。建建築能耗模擬是利用「氣候檔」,其中紀錄各個不同氣候區,全年8760小時,逐時的太陽輻射強度。其估算結果當然會比用「日照時數」估算的準確很多。此外建築能耗模擬還能自動估算面板對建築的遮陽效果,空調尖峰負載,以及建築的逐月總耗電。而且有RBESP這類線上快速建築能耗模擬分析工具,整個估算流程在幾秒鐘內就能完成,應可說是事半功倍,何樂不為了。

pv-example.png

 RBESP之估算結果例