Renewable energy

再生能源的發展趨勢再生能源的發展趨勢--以美國以美國為例為例

報告人：邱佩冠報告人：邱佩冠

Renewable energy

報告大綱報告大綱

再生能源的需求與蓬勃發展再生能源的需求與蓬勃發展

再生能源的態樣再生能源的態樣

再生能源的產業特色再生能源的產業特色

再生能源的發展趨勢再生能源的發展趨勢──以美國為例以美國為例

結論結論

Renewable energy

再生能源的需求與蓬勃發展再生能源的需求與蓬勃發展

石油價格攀升石油價格攀升

能源耗竭能源耗竭

再生能源有助於環境永續發展再生能源有助於環境永續發展

再生能源可以帶來就業機會再生能源可以帶來就業機會

再生能源與生物科技如同網路一樣讓資本市場耳目再生能源與生物科技如同網路一樣讓資本市場耳目一新一新

奈米科技的進步奈米科技的進步

Renewable energy

再生能源的需求與蓬勃發展再生能源的需求與蓬勃發展

石油價格攀升石油價格攀升

–– 從從20002000年的一桶年的一桶2222元漲到元漲到20042004逼近逼近5050元元

0

10

20

30

40

50

Da t

e

Oct

03,

199

7

Oct

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Oct

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199

9

Sep

29,

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0

Sep

28,

200

1

Sep

27,

200

2

Sep

26,

200

3

Sep

24,

200

4

時間

價格

($/b

bl)

All Countries SpotPrice FOB Weightedby Estimated Export

Volume ($/bbl)

United States SpotPrice FOB Weightedby Estimated ImportVolume ($/bbl)

資料來源：EIA

Renewable energy

再生能源的需求與蓬勃發展再生能源的需求與蓬勃發展

能源耗竭能源耗竭–– 美國橡樹嶺國家研究室（美國橡樹嶺國家研究室（Oak Ridge National Oak Ridge National

LibraryLibrary）指出，中東及北非的石油，將在）指出，中東及北非的石油，將在20162016年達到年達到產量高峰，從此加速耗盡。稍微樂觀的報告如美國地產量高峰，從此加速耗盡。稍微樂觀的報告如美國地質調查所（質調查所（U.S. Geological SurveyU.S. Geological Survey）也開出）也開出20402040年的年的大限大限

再生能源有助於環境永續發展再生能源有助於環境永續發展–– 如果如果20202020年歐盟十五國的再生能源消耗量所佔比例可年歐盟十五國的再生能源消耗量所佔比例可

以成功達到以成功達到20%20%，，20202020年的年的COCO22減少為減少為19901990年溫室效年溫室效應氣體總量的應氣體總量的17.3%17.3%

再生能源可以帶來就業機會再生能源可以帶來就業機會–– 同上，同上，20202020年增加年增加20232023千人的就業機會千人的就業機會

Renewable energy

再生能源的需求與蓬勃發展再生能源的需求與蓬勃發展

再生能源與生物科技如同網路一樣讓資本再生能源與生物科技如同網路一樣讓資本市場耳目一新市場耳目一新

–– 再生能源是現在成長最快的產業之一，再生能源是現在成長最快的產業之一，20042004上上半年有半年有7676百萬美元創投投入，是百萬美元創投投入，是20032003年的二倍年的二倍

奈米科技的進步奈米科技的進步

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Renewable energy

再生能源態樣再生能源態樣

太陽能太陽能

風力風力

生質能生質能

地熱地熱

水力水力

潮汐潮汐

氫能車氫能車

Renewable energy

再生能源的態樣再生能源的態樣

太陽能太陽能–– SolarSolar--thermal approachthermal approach

集熱式太陽能發電廠。此種太陽能集熱式太陽能發電廠。此種太陽能電廠的運作原理是將太陽光以反射電廠的運作原理是將太陽光以反射鏡加以集中，藉著集中太陽能所產鏡加以集中，藉著集中太陽能所產生的高熱來使水汽化產生蒸汽，進生的高熱來使水汽化產生蒸汽，進而推動渦輪發電機產生電力。而推動渦輪發電機產生電力。

–– PhotovoltaicsPhotovoltaics太陽能電池板將光能直接轉換為電太陽能電池板將光能直接轉換為電能應用能應用

–– 目前多混合其他電力設備目前多混合其他電力設備各家除了太陽能發電設施外，各家除了太陽能發電設施外，也裝有一般的輸電線，夜裏、也裝有一般的輸電線，夜裏、陰天太陽能發電不夠用的時陰天太陽能發電不夠用的時候，電力公司可以供電。相候，電力公司可以供電。相反，陽光強烈、太陽能產生的反，陽光強烈、太陽能產生的電力用不完時，又可透過電線電力用不完時，又可透過電線把剩餘的電力輸送給電力公司把剩餘的電力輸送給電力公司

–– 限制：成本太高，約為家用電二倍限制：成本太高，約為家用電二倍以上以上

Renewable energy

太陽能太陽能

0

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40000

60000

80000

100000

120000

1994

1996

1998

2000

年

ship

men

ts Photovoltaic Cells

and Modulesa

Solar Thermal

Collectorsa

(Thousand Square

Feet)

資料來源：EIA

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再生能源的態樣再生能源的態樣

風力風力–– 風力發電的好處是設備乾淨、資源沒有耗竭之虞。但風力發電的好處是設備乾淨、資源沒有耗竭之虞。但

風力同時也是一項「看天吃飯」的能源，得要等到風風力同時也是一項「看天吃飯」的能源，得要等到風速每小時二十一公里以上才可以發電，裝置容量也不速每小時二十一公里以上才可以發電，裝置容量也不大。因此風力發電技術從大。因此風力發電技術從19701970年代發展至今，成本一年代發展至今，成本一直居高不下，每千瓦小時成本大約還在直居高不下，每千瓦小時成本大約還在5.55.5至至66美分之美分之間，相較之下，煤只需花上間，相較之下，煤只需花上33至至44美分。美分。

–– 若是位於遷移鳥類或是飛行動物的活動路線上，將可若是位於遷移鳥類或是飛行動物的活動路線上，將可能會發生傷害和損壞的事件。能會發生傷害和損壞的事件。

–– 風力發電轉動會干擾電磁傳送，以及產生噪音。風力發電轉動會干擾電磁傳送，以及產生噪音。–– 旋轉的風扇，可能會使人們有昏眩和迷失等問題。旋轉的風扇，可能會使人們有昏眩和迷失等問題。–– 可能會被認為破壞景觀。可能會被認為破壞景觀。

相關新聞：相關新聞：2004/10/232004/10/23綠黨認為風力發電不應漫無限制地發展，綠黨認為風力發電不應漫無限制地發展，應遠離風景區應遠離風景區

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再生能源的態樣再生能源的態樣

生質能生質能–– 植物會以不同的型式儲存能量，這些能量被釋放出來之後也可以植物會以不同的型式儲存能量，這些能量被釋放出來之後也可以

作為能源。生質能的特色在於可以同時解決廢棄物和再生能源的作為能源。生質能的特色在於可以同時解決廢棄物和再生能源的問題，因為許多的生質能都是由廢棄物轉化為能源，重點就在於問題，因為許多的生質能都是由廢棄物轉化為能源，重點就在於這些能源如何被釋放出來。目前多以被釋放的標的作分類，例如這些能源如何被釋放出來。目前多以被釋放的標的作分類，例如wood waste(wood waste(木材廢料木材廢料))，， agricultural wastes(agricultural wastes(植物廢料植物廢料))，， 甲烷甲烷等。等。

–– 和石油中的碳不一樣的地方是，生質能的碳本身就來自於大氣中和石油中的碳不一樣的地方是，生質能的碳本身就來自於大氣中的碳循環。的碳循環。

–– 本報告定義本報告定義Wood/wood wasteWood/wood wasteMSW/Landfill GasMSW/Landfill GasOther BiomassOther Biomass

–– Agriculture byproducts/crops, sludge waste, tires, and other bioAgriculture byproducts/crops, sludge waste, tires, and other biomass solids, mass solids, liquids and gasesliquids and gases

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再生能源態樣再生能源態樣

地熱地熱–– 地熱為取自岩漿中的熱能，這些岩漿相當接近地表，通常存在於多火山地熱為取自岩漿中的熱能，這些岩漿相當接近地表，通常存在於多火山

活動或多地震的地區。活動或多地震的地區。

水力發電水力發電–– 水力發電的投資報酬率最高，成本最低。但是能開發的地區是有限的水力發電的投資報酬率最高，成本最低。但是能開發的地區是有限的–– 水庫淹沒相當大的土地水庫淹沒相當大的土地((陸域陸域))面積。面積。–– 溪流生態的改變。溪流生態的改變。–– 迴游的魚類受阻。迴游的魚類受阻。–– 下游與沿海的水土受侵蝕。下游與沿海的水土受侵蝕。–– 下游的水量減少，水質改變。下游的水量減少，水質改變。–– 增加水的蒸發。增加水的蒸發。潮汐潮汐–– 利用潮差產生電力利用潮差產生電力–– 潮汐能源限於海岸型國家潮汐能源限於海岸型國家

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再生能源態樣再生能源態樣

氫能車氫能車

–– 氫燃料汽車純粹靠氫氣發動，不是到「加油站」補充氫燃料汽車純粹靠氫氣發動，不是到「加油站」補充燃料，而是到「加氫站」補給能源。加滿氫氣的汽車燃料，而是到「加氫站」補給能源。加滿氫氣的汽車閒置時，還可以成為小型發電站，幫助別人發電。閒置時，還可以成為小型發電站，幫助別人發電。

–– 氫氣燃料電池造價高。氫氣燃料電池造價高。一台氫氣燃料公車，價值高達一台氫氣燃料公車，價值高達11億美元；如果建立「加氫億美元；如果建立「加氫站」，代價則是數十億美元。站」，代價則是數十億美元。

–– 安全問題。安全問題。《《科學人科學人》》及及《《NewsweekNewsweek》》都指出，氫氣是很不安定的氣都指出，氫氣是很不安定的氣體，極為容易引燃，漏氣時比天然氣還危險。在安全問題未解體，極為容易引燃，漏氣時比天然氣還危險。在安全問題未解決之前，一輛輛載滿氫氣的汽車在路上奔馳，猶如一顆顆不定決之前，一輛輛載滿氫氣的汽車在路上奔馳，猶如一顆顆不定時炸彈。時炸彈。

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再生能源的產業特色再生能源的產業特色

產品生命週期長產品生命週期長–– 製藥業的經營模式製藥業的經營模式? ?

產品信賴度要求高產品信賴度要求高–– 供給必需長期而穩定供給必需長期而穩定

產業處於萌芽階段產業處於萌芽階段–– 價格與成本的競爭價格與成本的競爭

產業發展受政府政策影響大產業發展受政府政策影響大–– 國際趨勢國際趨勢–– 政府鼓勵措施政府鼓勵措施

核心技術不斷進展中核心技術不斷進展中–– 購併風盛行購併風盛行

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再生能源的發展趨勢再生能源的發展趨勢

三足鼎立三足鼎立

–– 歐洲歐洲

–– 日本日本ToyotaToyota、、FordFord、、GMGM並列三個並列三個Hybrid gasHybrid gas--electricelectric汽車工業汽車工業日本在太陽能的發展首屈一指日本在太陽能的發展首屈一指

–– 世上已用為發電的太陽能源中，一半是由日本所產製，世上已用為發電的太陽能源中，一半是由日本所產製，4444％的太％的太陽能設備也是由日本所建置，其中又以夏普（陽能設備也是由日本所建置，其中又以夏普（SharpSharp）公司對此）公司對此出力最多。世界上的新太陽能面板中，有出力最多。世界上的新太陽能面板中，有2727％是夏普的產品％是夏普的產品

–– 美國美國

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再生能源的發展趨勢再生能源的發展趨勢──以美國為例以美國為例

20032003年再生能源消耗量佔全體的年再生能源消耗量佔全體的6%6%主要再生能源還是來自於生質能主要再生能源還是來自於生質能((工業利用工業利用))及傳統水力發及傳統水力發電電

成長最快者為風力發電成長最快者為風力發電

太陽能成長快速太陽能成長快速

生質能主要來自於工業使用，用於生質能主要來自於工業使用，用於useful thermal useful thermal outputoutput，也就是一種，也就是一種CHP(combinedCHP(combined heat and power)heat and power)技技術，使用的產業別多為造紙、化學和食品加工術，使用的產業別多為造紙、化學和食品加工

在生質能的電力公司中，有在生質能的電力公司中，有96%96%同時用火力發電。而且生同時用火力發電。而且生質能發電只佔其中的一小部份，主要的目的是為了降低汙質能發電只佔其中的一小部份，主要的目的是為了降低汙染排放但又不需要在設備上作額外的改變和投入染排放但又不需要在設備上作額外的改變和投入

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結論結論

太陽能、風能、生質能是下一波再生能源的發展主力太陽能、風能、生質能是下一波再生能源的發展主力

水力發電的發展已經到達成熟期水力發電的發展已經到達成熟期

太陽能用在工業用電短期內仰賴政府誘因，生質能運用在太陽能用在工業用電短期內仰賴政府誘因，生質能運用在家用電的時程仍然遙遠家用電的時程仍然遙遠

美國要達到美國要達到20202020年再生能源年再生能源20%20%的目標是可行的的目標是可行的能源車短期內仍以混合能源為主能源車短期內仍以混合能源為主

以就業市場來說，每一元投資可創造就業人口的比例以太以就業市場來說，每一元投資可創造就業人口的比例以太陽能和生質能最高陽能和生質能最高

有些生質能投入資本較低，產出效率雖然不高，卻適合低有些生質能投入資本較低，產出效率雖然不高，卻適合低度開發國家發展度開發國家發展–– 例：例：2004/10/202004/10/20印度公司發展的廉價生質能可望舒緩落後國家電印度公司發展的廉價生質能可望舒緩落後國家電

力不足現象力不足現象

1

1

2

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Renewable energy

54.725%15.3%9.7%8.4%再生能源熱能所佔比例

5.55.51287544.137.8再生能源熱能總計

7.111.7420.660.56地熱

23.1232430.380.24太陽熱能

3.651007042.937生質能

2010-2020年平均年增率%

2000-2010年平均年增率%

2020年(目標量，Mtoe)

2020年(目標量，Mtoe)

2000年Eurostat(Mtoe)

1995年Eurostat(Mtoe)

資料來源：”Renewable Energy Target for Europe”, EREC(2004/01) 工研院IEK-IT IS計畫(2004/03)

EREC建議歐盟15國再生能源熱能開發目標

Renewable energy

20231067443303140再生能源總計

28070917516太陽熱能

1061174地熱

281520911水力

614424沼氣(Biofuel)

528338894544生質能(Biomass)

24530766610太陽光電

31818415610155風力

2020年2010年2001-2020年

2011-2020年

2001-2010年

全時工作(千人)投資額(10億歐元)再生能源項目

資料來源：”Renewable Energy Target for Europe”, EREC(2004/01) 工研院IEK-IT IS計畫(2004/03)

歐盟實現再生能源新目標將衍生的投資與就業機會

2

1

Renewable energy

再生能源進程

0

50

100

150

200

1995

年

2000

年

2001

年20

10年

(目標

量)

2020

年(目

標量

)

時間

單位

風力(GW)

水力(GW)

PV(GW)

生質能(GW)

地熱(GW)

太陽熱能(Mtoe)

20%11.43%6%再生能源消耗量配比

33.80%22.30%15.10%13.90%再生能源發電量配比

2430.380.24太陽熱能(Mtoe)

210.650.5地熱(GW)

54278.76.1生質能(GW)

3530.260.04PV(GW)

10910091.787.1水力(GW)

1807517.22.5風力(GW)

2020年(目標量)2010年(目標量)2001年2000年1995年項目

EREC建議歐盟15國再生能源新目標(2010-2020年)

資料來源：”Renewable Energy Target for Europe”，EREC(2004/01)；工研院IEK-IT IS計畫(2004/03)

Renewable energy

生質能的新科技生質能的新科技

2004/08/232004/08/23用植物油替代汽油用植物油替代汽油2004/08/252004/08/25用豬糞中的甲烷發電用豬糞中的甲烷發電2004/08/272004/08/27香蕉也可以發電香蕉也可以發電(new energy)(new energy)2004/09/012004/09/01海藻可以將工業排放物變成再海藻可以將工業排放物變成再生能源生能源

2004/9/242004/9/24揭開白楊木基因碼，對生質能發揭開白楊木基因碼，對生質能發展助益良多展助益良多

Renewable energy

政府獎勵措施政府獎勵措施──以美國聯邦政府為例以美國聯邦政府為例

Corporate DepreciationCorporate Depreciation 加速折舊加速折舊·· Modified Accelerated Cost Recovery System (MACRS) with 50% BonusModified Accelerated Cost Recovery System (MACRS) with 50% Bonus

DepreciationDepreciationCorporate Tax CreditCorporate Tax Credit 租稅抵減租稅抵減·· Renewable Electricity Production Tax CreditRenewable Electricity Production Tax Credit

Solar and Geothermal Business Energy Tax CreditSolar and Geothermal Business Energy Tax CreditFederal Grant ProgramFederal Grant Program 政府特許政府特許Renewable Energy Systems and Energy Efficiency Improvements ProgRenewable Energy Systems and Energy Efficiency Improvements ProgramramValueValue--Added Producer Grant ProgramAdded Producer Grant Program

Federal Loan ProgramFederal Loan Program 優惠貸款優惠貸款Energy Efficient Mortgage (EEM)Energy Efficient Mortgage (EEM)·· Energy Star Financing and MortgagesEnergy Star Financing and Mortgages

·· Green Power Purchasing/AggregationGreen Power Purchasing/Aggregation 保證購買保證購買Federal Government Federal Government -- Green Power Purchasing GoalGreen Power Purchasing GoalAlternative Fuel Vehicle Incentives and PoliciesAlternative Fuel Vehicle Incentives and Policies 能源車獎勵能源車獎勵U.S. Department of Energy's Clean Cities Program U.S. Department of Energy's Clean Cities Program

Renewable energy

全球風力發電裝置容量成長圖

資料來源：台電工程月刊

Renewable energy11伊朗125埃及

14阿根廷125愛爾蘭1羅馬尼亞15盧森堡127葡萄牙1匈牙利17挪威207加拿大1拉脫維亞19土耳其272希臘2智利20巴西280瑞典2約旦28波蘭300日本3斯里蘭卡31比利時399大陸5瑞士37紐西蘭483荷蘭5墨西哥39芬蘭485英國5捷克40烏克蘭697義大利5俄羅斯54摩洛哥1,507印度5台灣71哥斯大黎加2,417丹麥8以色列73澳大利亞3,335西班牙8韓國85法國4,261美國

11突尼西亞95奧地利8,753德國MW國家MW國家MW國家

風力發電裝置容量

資料來源：台電工程月刊

Renewable energy資料來源：business week

Renewable energy

全世界太陽電池全世界太陽電池市場市場量量

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Ship

men

t (Pm

p M

W)

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Year

USJAPANEUROPEROW

資料來源：台電工程月刊

Renewable energy

資料來源：EIA

2003年美國再生能源消費比重

Renewable energy

- 0.184 0.063 0.065 Total

- 0.167 0.005 0.006 Electric Power

Industrial

-Commercial

- 0.017 0.058 0.059 Residential

比較20032002

太陽能

資料來源：EIA，製表：邱佩冠

Renewable energy

Sector/Source

1999 2000 2001 2002 P 2003

Total 398,959,030 356,478,569 294,946,110 351,250,924 359,181,305Biomass 59,612,909 60,726,180 56,964,468 61,521,672 59,761,936Wood/WoodWaste

37,040,734 37,594,866 35,199,916 38,665,040 36,951,201

MSW/Landfill Gas

20,072,515 20,304,943 19,931,044 20,184,615 19,680,263

Other

Biomass a2,499,660 2,826,371 1,833,508 2,672,017 3,130,472

Geothermal 14,827,013 14,093,158 13,740,503 14,491,310 13,149,041

ConventionalHydroelectric

319,536,028 275,572,597 216,961,046 264,328,832 275,006,940

Solar 495,082 493,375 542,755 554,831 534,781

Wind 4,487,998 5,593,261 6,737,337 10,354,279 10,728,607

資料來源：EIA

Renewable energy

NetGeneratio

n(Million

Kilowatthours)

For For Useful

Electricity ThermalOutput

Total 1,705 482 1,223 30,747

Agriculture,Forestryand Mining

11 3 8 205

Manufacturing

1,600 470 1,130 29,809

Food andKindredProducts

49 7 42 221

Lumber 248 17 231 1,389Paper andAlliedProducts

1,249 444 805 28,057

Chemicalsand AlliedProducts

23 1 22 36

Othera 31 1 30 106

Nonspecif

iedb93 8 85 733

Table 8. Industrial Biomass Energy

Industry

Biomass Energy Consumption

(Trillion Btus)

Total

For Electricity

For Useful Thermal

Output72%

28%

資料來源：EIA

0.192 2.645 2.618 Total

- 0.017 0.507 0.516 Electric Power

- 0.009 1.689 1.705 Industrial

0.071 0.090 0.084 Commercial

0.147 0.359 0.313 Residential

比較20032002

Biomass

製表：邱佩冠

1 2

Renewable energy

0.031 6.129 5.945 Renewable Energy(Total)

0.029 0.108 0.105 Wind Energy

- 0.016 0.063 0.064 Solar Energy

0.033 2.865 2.773 Biomass

- 0.043 0.314 0.328 Geothermal Energy

0.039 2.779 2.675 conventional Hydroelectric

比較20032002

美國2002與2003再生能源增減比較

資料來源：EIA，製表：邱佩冠