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綠能部落的生存之道

2021-07-16

            陳孟炬 副教授、白益豪 副教授兼能源中心主任、蘇美惠 助理教授

國立台東大學應用科學系、國立東華大學光電工程學系、慈濟科技大學行銷與流通管理系


我國能源資源匱乏,政府致力於能源政策之調整,由公部門與民間一起合作再生能源開發與教育推廣,自民國108年起,經濟部為擴大民間多元參與並推動我國再生能源發展,設置再生能源發展基金,以偏遠地區為優先補助區域,作為示範性展示分散式綠能發電設備之自主能源供應效益。其補助對象為:

(一)於偏遠地區設置綠能發電設備之民間團體,並以原住民團體為優先補助對象。
(二)於非偏遠地區設置綠能發電設備之民間團體,經審查符合示範性展示分散式綠能發電設備之自主能源供應效益者,得予以補助。

目前執行方案內容包含綠能發電設備設置潛力盤查(同一鄉、鎮、市、區之潛力盤查結果至少為一百瓩)、當地民眾提供設置場址意願調查、當地民眾投資意願調查、商業開發模式設計、綠能發電設備設置規劃(含設置場址、設置類型、容量規模、每瓩設置成本估算及相關設備費用)、維運規劃及效益分析等。從台灣東部的第一個能源自主社區-達魯瑪克部落(Taromak)談起,部落自2015年開始推動綠能進入社區,部落居民一開始對於利用再生能源發電大多一知半解,部落主席胡進德、公民團體與民間企業共同協力與部落居民說明溝通,在凝聚共識後,部落居民集資成立達魯瑪克綠能股份有限公司。

回顧達魯瑪克部落的再生能源發展史,自2015年起,從最早的拆除大南溪上游的水壩議題,到整合東興電廠的歷史文化資產,以及思考再生能源來促進農村再生的願景等,共歷時6個多年頭。為了達成落實能源自主、環境自治、經濟自足、民族自立四大目標,達魯瑪克部落在2017年9月23日正式宣布成立達魯瑪克電力公司籌備處,也對外正式宣告邁入公民電廠的新里程碑。

部落目前已將綠能運用於教會、獵場與工寮等聚會所,並於巡守隊辦公室架設太陽能發電與風力發電系統,進而藉由能源工作坊、部落會議等機會進行綠能教育學習與推廣。達魯瑪克部落更進一步與臺東大學東華大學慈濟科大合作進行偏鄉再生能源的潛能調查工作。達魯瑪克部落地理位置(如圖1)座落於利嘉溪與大南溪的交會口,傳統領域範圍北從鹿野溪,南至知本溪,東從台九線公路,西達中央山脈主嶺線,面積達二萬八千餘公頃;人口數約為2500人(約400多戶),旅外人口也有上千人(佔總人口1/3),年用電量約在130萬度。

圖1 達魯瑪克部落環境衛星圖(引用Google Map 繪製)。

 

再生能源潛能利用的第一階段,主要在落實盤點可能發展的再生能源之潛力場址調查,包含太陽能、風能、水力能與微水力能、生質能及地熱等方向。

位於東興水力發電廠對面的南坡區域,其東、西方向亦無山嶺遮阻,日照時間甚長(等效日照時數約4.5小時),當地部落居民稱此地為too,是曬熟(熱)之意,地籍為卑南鄉大南段的原住民保留地,具有開發太陽能的潛力。考量偏鄉或部落面臨再生能源設置與使用面臨最大的問題是裝置地點與建物的合法性,許多可裝置地點與建物多數面臨土地適法性與建物結構法規等問題,在合於法令的有限選擇下,包含河堤文化廣場旁的風雨球場與大南國小校舍屋頂,可裝置的潛在容量約為450kW。

台灣風力資源豐富,是全球前三大風場之一(如圖2),離岸及陸上沿海地區風況佳,年平均風速可達5~9m/sec。小型風力發電機其設置成本相對大型風力機組更為低廉,設置門檻低,可設置於低風速的環境中。部落地域環境中的潛在風能密度為578 W/m2;風向為東北方;平均風速5.5 m/sec(高度50米)。以年平均風速5~6m/sec為例,1kW機組年滿發電時數可達2500小時以上。

圖2 台灣潛在風場分布圖與GLOBAL WIND ATLAS偵測 (GPS座標為22.76616o 121.04200o ,高度: 50m高之風速) 。

 

依該區域的地理環境,現階段評估具有風力發電潛力的場址為沿利嘉溪河堤1,319m之河川水利地,可設置小型風力發電設備,小型風力發電系統估計總裝置容量約有500kW潛能。

達魯瑪克部落的原住民保留地森林約1,500餘公頃,目前多為雜木林、相思樹林、竹林、檳榔林、草生地等,甚少耕作,可結合部落人力進行疏林大量雜木(廢棄雜木每公頃約7.8噸,總雜木量9,360噸/年),再將廢棄木料壓製木質顆粒,替代化石燃料或混和共燃等方式,提升再生能源使用比例。生質電力可與當地水力發電搭配共同做為基載發電,增加當地能源自給率;此外,生質電力生產過程,還可產生多元化之副產品,例如有機生質肥料、木醋液等。依單位價格來看,木質顆粒雖高於煤炭燃料成本,但對於環境效益而言,卻大幅降低碳排放量與懸浮微粒,減緩用料汙染之危害。若以木質顆粒作為電力料源,每公噸可減少約1,937公斤碳排放量;若作為供應熱能料源,則每公噸可減少約1,483公斤碳排放量。在生質能源利用上,透過採用木質氣化發電機組系統來進行電力生產,若在原料充足的條件下,以250 kWp之發電機組為例,每年約可產生180萬度(250kW×7,200H)發電量。

由盤查資料顯示,台電饋線剩餘容量尚有900kW-3.59 MW。初步評估太陽光電系統潛在容量約450kW,分別可設置於公有建物大南國小校舍屋頂及風雨籃球場兩處; 在風能規劃方面,由河川水利周圍測試的平均風速為4.5-5m/s,小型風力發電系統估計總裝置容量約有500kW潛能; 另一方面有鑑於達魯瑪克部落林業面積達1500公頃,在兼顧碳平衡與基載發電考量,利用廢棄木料壓製木質顆粒(如圖3)來替代化石燃料或混和共燃等方式來提升再生能源使用是可行的方法,同時可以發展混林農業經濟模式,現階段盤點可利用之木質料源,初步推估約具備供應2MW木質氣化發電機組所需料源潛能;在地熱部分有鑑於地熱露頭坐落於部落傳統領域裡,考量建置與交通成本等因素,建議設定以觀光或指標意義級別的方式經營,同時仰賴政府後續的探勘。

圖3 廢棄木料壓製成木質顆粒。

在偏鄉或部落的綠能潛力場址調查初步評估後,未來進行創能系統設置規劃與定置型/移動型儲能系統規劃及相關經費預估時,應更著重於如何讓原住民地區的鄉鎮市區公所可以主動參與規劃並設置再生能源,進而提升部落的能源自主,以達到經濟可行之目的。(如圖4)

圖4 達魯瑪克綠能部落推動構想。

同時更應在過程上以民主方式實踐,促進部落族人參與,進而提高部落治理、管理能力,俾利從能源自主運動邁向部落自治。重新檢視台灣在地區域的再生能源資源,其實隱藏許許多多尚未有效開發的資源,在維護生態平衡中如何有效的提升生活品質,將國家能源政策從政府推移到民間自主,實現「公民電廠」願景,公民力量與政府政策如何更緊密地結合,在能源轉型的過程中體現公民行動的可能性,需要你我共同努力。