臺灣博碩士論文加值系統

人為排放溫室氣體CO2是全球暖化的主因，為了抑制CO2排放，企業欲達成CO2減量目標，必須依靠碳匯、排放權交易、再生能源、改變燃料、提高能源效率等機制。一般企業利用植樹造林來取得「碳匯」，作為該企業擴廠或產能增加之抵扣量。植樹造林受限大面積土地取得不易，且生長緩慢，企業無法由植樹造林完全取得碳匯。太陽光電板發電(PV)係利用電位差發電，將光能(日射量)直接轉變成電能，沒有CO2排放，是方便又環保的能源，是企業取得碳匯的方式之一。本研究探討等量CO2減量，植樹造林與PV發電，二者成本差異。植樹造林之二氧化碳吸存量須考慮生產的樹種、材積量與樹齡，而PV發電量須考慮PV容量與設置場所平均日射量。研究結果顯示植樹造林平均CO2吸存量為11.87 ton/ha/y，而成本介於NT$ 2.15萬至6.45萬/ha/y。台灣地區7個氣象站年平均日射量介於10238至16267 kJ/m2/d，年平均日射量以南部地區最高，預估平均發電量2.8 kWh/m2/d。若以一公頃之植樹造林減碳量之PV系統，平均設置成本NT$ 29.02萬/ha/y。而同時考慮土地面積與設置成本，植樹造林減碳量0.18-0.56 kg/m2/NT$萬元，而PV系統平均1.76 kg/m2/NT$萬元。同時PV系統可減少NOx, SOx, 及PM10之排放分別為26.3, 9.3與7.4 kg/kWp/y。隨著PV發電效率提升，設置成本降低，顯示未來PV發電減碳潛力優於植樹造林減碳。

Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions are the main cause of global warming. In order to restrict the emission of CO2, industries have to depend on carbon sequestration, emission trading, renewable energy, fuel change, and improving energy efficiency. Most industries gain carbon credit by foresting; this credit is deducted when expanding the plant or increasing capabilities. Since foresting is limited to the availability of large land areas and the slow growth of trees, it is hard for industry to obtain the necessary carbon credit by foresting only. A Photovoltaic (PV) system converts light into electrical power by potential difference generation. A PV system will not emit CO2, is convenient and environmentally conservative, and is possibly a major industrial carbon credit method. This research examined the cost difference between foresting and PV system use to reduce the same amount of CO2. The tree volume produced and tree age was the main factor considered for absorbing CO2 by foresting. The PV system took the PV capacity and average daily solar radiation into account. The results showed that the absorption of CO2 by foresting averaged 11.87 ton/ha/y and the cost was between NTD 21,600 and 64,500/ha/y. The annual average daily radiation for seven analyzed weather stations in Taiwan was between 10,238 and 16,267 kJ/m2/d, and the highest was located in southern Taiwan. The estimated generated electricity average was 2.8 kWh/m2/d. Based on the same amount of CO2 sequestration in one hectare of foresting, the installation of a PV system was NTD 290,200/ha/y. If the land area and installation cost were considered simultaneously, the carbon reduction of foresting ranged from 0.18 to 0.56 kg/m2/NTD 10,000, and averaged 1.76 kg/m2/NTD 10,000 for the PV system. In addition, the emission reduction of NOx, SOx and PM10 for the PV system was 26.3, 9.3 and 7.4 kg/kWp/y, respectively. With the efficiency increasing and the installation cost decreasing, the potential for the carbon reduction with a PV system will be better than that of foresting.

摘要……………………………………………………………………… I
Abstract……………… ……………………………………………… II
誌謝……………………………………………………………………… IV
目錄……………………………………………………………………… V
圖目錄…………………………………………………………………… VII
表目錄…………………………………………………………………… IX
第一章 前言
1.1 研究緣起---------------------------------------- 1
1.2 研究目的---------------------------------------- 4
第二章 文獻回顧
2.1 溫室氣體造成全球氣候暖化現況--------------------- 5
2.1.1 全球暖化 ------------------------------------ 5
2.1.2 可能的原因與機制------------------------------ 6
2.1.3 自然界的警訊--------------------------------- 8
2.2聯合國「氣候變遷框架公約」第15次締約國會議(COP - 15) 10
2.3 國際碳匯交易 ----------------------------------- 12
2.4 國內法規--------------------------------------- 14
2.4.1 再生能源發展條例------------------------------ 14
2.4.2 溫室氣體減量法(草案) ------------------------- 15
2.5 太陽能電池的發展應用 --------------------------- 16
2.5.1 太陽能電池的發展 ------------------------------ 16
2.5.2 太陽能電池的種類 ------------------------------ 17
2.5.3 太陽能電池材質-------------------------------- 18
2.5.4 太陽能電池的應用------------------------------ 18
2.5.5 太陽能發電與環保的關係------------------------- 20
2.5.6 太陽能光電板發電如何抵扣二氧化碳並取得碳匯------- 20
2.6 台灣的林業發展及現況----------------------------- 21
2.6.1 林業資源現況---------------------------------- 22
2.6.2森林對生態及地球的影響-------------------------- 22
2.6.3 植樹造林如何削減二氧化碳並取得碳匯--------------- 23
2.7 台灣國內電力------------------------------------ 24
2.7.1 台灣國內發電結構------------------------------- 24
2.7.2 台灣國內新增電廠機組增建計畫-------------------- 27
2.8 生命週期評估------------------------------------ 29
2.8.1 生命週期評估---------------------------------- 29
2.8.2 生命週期評估的定義----------------------------- 29
第三章 研究方法
3.1 植樹造林減碳------------------------------------ 31
3.2. PV發電減碳------------------------------------ 33
3.3 植樹造林及PV減碳成本比較------------------------- 35
第四章 結果與討論
4.1 植樹造林減碳------------------------------------ 38
4.2 台灣地區日射量---------------------------------- 40
4.2.1 年平均日射量---------------------------------- 40
4.2.2 各地區月平均日射量----------------------------- 41
4.2.3 月平均日發電量與溫度關係----------------------- 46
4.2.4 各地區預估日平均發電量------------------------- 50
4.3 植樹造林與PV系統減碳效益評估---------------------- 53
4.4 綜合設計係數及系統利用率驗證 - 以高雄地區為例------- 56
4.5 評估企業補助社區設置太陽能光電板模組發電設備可行性--- 59
第五章 結論
5.1 結論------------------------------------------ 61
5.2 建議------------------------------------------ 62
參考文獻 ------------------------------------------- 63

圖目錄
圖2.5-1 矽晶體太陽電池構造示意圖------------------------16
圖2.7.1-1 台灣地區至97年底止初估總裝置容量及比率----------24
圖2.7.1-2 97年全國總發電量配比表------------------------25
圖2.7.1-3 民國97~106年全國發電各類燃料耗用量示意圖--------26
圖2.7.1-4以使用燃料發電產生CO2量比率---------------------27
圖3 研究方法流程圖--------------------------------------31
圖4.1-1 植樹造林逐年減碳效率圖---------------------------38
圖4.2.2-1 花蓮地區各月份之平均日射量---------------------42
圖4.2.2-2 台北板橋地區各月份之平均日射量------------------42
圖4.2.2-3 澎湖地區各月之平均日射量-----------------------43
圖4.2.2-4 高雄地區各月份之平均日射量---------------------44
圖4.2.2-5 台中地區各月份之平均日射量---------------------44
圖4.2.2-6 台東地區各月份之平均日射量---------------------45
圖4.2.2-5 台南地區各月份之平均日射量---------------------46
圖4.2.3-1花蓮氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------47
圖4.2.3-2台北板橋氣象站各月份發電量與氣溫之關係------------47
圖4.2.3-3澎湖氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------48
圖4.2.3-4高雄氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------48
圖4.2.3-5台中氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------49
圖4.2.3-6台東氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------49
圖4.2.3-7台南氣象站各月份發電量與氣溫之關係---------------50
圖4.2.4-1各地區預估日平均發電量(kWh/kWp/d)---------------51
圖4.2.4-2 PV系統 CO2減量(1 kWp)------------------------53
圖4.2.4-3各測站設置PV系統(1 kWp)之NOx、SOx、PM10減量---- 53
圖4.3-1相同面積與投入成本PV系統與植機造林減碳效益----------55
圖4.3-2 土地成本與減碳費用關係圖-------------------------56
圖4.4-1世運主場館太陽能光電板每日實際發電量機率分佈圖-------57
圖4.4-2 高雄世運主場館太陽能光電板月平均日發電量時間序列----58
圖4.4-3 高雄世運主場館太陽能光電板月平均日發電量與月平均日射量線性相關圖-------------------------------------------------58

工研院太陽光電研究中心，2006，打造陽光台灣，推動科技與生活結合的和諧環境，太陽房子。
王義仲，2002， 林木對碳吸存效益評估，華岡農科學報 10: 53-68。
王亞男，2009，森林與二氧化碳減量之關係，全球變遷通訊雜誌 第六十一期
中研院溫室氣體資料庫，2009， http://webgis.sinica.edu.tw/epa/ kyoto.html，截取日期98年12月10日
中國新聞網，2009，http://www.cns.hk:89/gj/gj-fxpl/news/2009 /12-19/2027525.shtml 2009.12.25，截取日期98年12月25日
包國祥，2009，「再生能源發展條例」完成立法後應注意事項，能源報導 14期，經濟部。
艾和昌，2003，光起電生—太陽能發電系統，能源報導 8 月號，經濟部。
江懷德，2005，我國太陽能發展的現況與展望，今週刊 465 期。
台灣電力公司永續報告書，2008，P76-77，P71-76
台灣區瀝青同業公會網站，2009，http://taia2.myweb. hinet.net/ index1.htm，截取日期98年11月22日
呂穎彬，2004，超級比一比－亞洲各國生命週期評估技術之發展比較，永續產業發展雙月刋 第14期，第36-43頁。
李國忠、林俊成、陳麗琴，2000，台灣杉人工林碳吸存潛力其成本效益分析，台灣林業科學 15: 115-123。
低碳城市，2007，國際碳交易市場，http://city.udn.com/58926/2578631? tpno=2&cate_no=0，截取日期99年02月22日
林俊成、鄭美如、劉淑芬、李國忠，2002，全民造林運動二氧化碳吸存潛力之經濟效益評估，台灣林業科學 17卷3期，P311-P321
林憲德、蘇瑞泉，1986，台灣地區月平均日射量分佈之研究，氣象學報 33 卷4 期：99
林憲德，1994，現代人類的居住環境，胡氏圖書：15-20，台北。
林務局，2008，林企字第0971710266號文
林務局網站，2010，http://www.forest.gov.tw/ct.asp?xItem=21099 &ctNode=1584&mp=1，截取日期98年12月10日
吳義雄，2002，永續發展-談環保-(永續(析)091-032號)，國政分析
柳中明，2008，穩定未來氣候變化，科學發展 - 428，P34 - P39
柳中明、李國忠、林俊成、劉育慈，2001，造林復育對台灣環境二氧化碳減量之貢獻，全球變遷通訊雜誌 第31期
徐森雄、黃國禎，1982，臺灣地區日射與日照關係之初步探討，氣象學報 Vol.28，. No.1，p.22-29。
高惠玲、盧明俊、周幼寧，1995，環保策略工具-生命週期評析技術之內涵及發展現況，工業污染防制 第54期
許晃雄，1998，人為的全球暖化與氣候變遷The 4th International Conference of Atmospheric Action Network East Asia, Taiepi。
陳雲蘭，2008，百年來台灣氣候的變化，科學發展 424 期
黃秉鈞，1997，我國太陽能發展的現況與展望，光訊 68 期。
能通光電，2009，http://www.solareasy.com.tw/，截取日期99年04月10日
彭長連、林植芳、林佳株、韋妙彩、孔國輝、劉鴻先 (1997)，人類活動對亞熱帶森林大氣濃度及兩種木本植物碳水化合物含量的影響，應用生態學報 8(3): 225-230。
馮垛生，2009，太陽能發電原理與應用 Operating Principles and System Applications of Solar Cells，五南出辦社出版
張世杰、夏禹九，2008，全球氣候變遷議題之下的森林生態系碳循環研究，科技發展政策報導 第4 期P19-P36
張鏡湖，1986，台灣地區全年太陽輻射之分佈，中國地理學會會刊 14 期：5-16。
張岱屏 林燕如，2009，邁向能源轉捩點–我們的島，http://www.peopo. org/ island/post/33730，截取日期99年02月22日
劉紹臣、許乾忠、陳正平，2007，台灣地區之氣候變遷：區域及全球效應，中央研究院學術諮詢總會通訊 第十五卷第二期，72-75頁。
劉慎孝、林子玉，1968，台灣中南部相思樹林分收穫表及材積表，中興大學農學院森林學系 47 頁
歐文生、何明錦、陳瑞鈴、陳建富、羅時麒，2008，台灣太陽能設計用標準日射量之研究，中華民國建築學會「建築學報」 第64 期，P103~P118 頁
環境資源中心，2006，因應氣候變遷不能等溫室氣體檢量法(草案)出爐，http://e-info.org.tw/node/14479，截取日期99年02月15日
魏國彥、許晃雄，1997，全球環境變遷導論，教育部。
Canadell, J. G., Le Quéré, C., Raupach, M. R., Field, C. B., Buitenhuis, E. T., Ciais, P., et al. ,2007, Contributions to accelerating atmospheric CO2 growth from economic activity, carbon intensity, and efficiency of natural sinks. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104, 18866-18870.
Crowley, T.J. ,2000, Causes of Climate Change Over ther Past 1000 Years. Science, Volume.289,Number 5477, Issue of 14 Jul 2000, p270-p277
Cuffey,K.M & Marshall,S.J. ,2000, Nature 404, P591-P594
Cox , et al., ,2000, Nature.，Acceleration of global warming due to carbon-cycle feedbacks in a coupled climate model. 408: P184 -P187
MaTP,ChenCC,HsiungRC,HwangCY,Chen SS, Chai SY. ,1992, The general character of the woods providing for the import commercial use. Forestry Monographs, No. 1. Taiwan For Res Inst. 204 p. [in Chinese].
Nature news ,2001, Genetic shift in photoperiodic respnse correlated to global warming
Nieder, R. & Benbi, D. K. ,2008, Carbon and nitrogen in the terrestrial environment. Heidelberg: Springer.
NASA ,2005,http://www.visibleearth.nasa.gov/，Accessed 12/15/2009
NREL ,2006, http://www.nrel.gov/，Accessed 12/15/2009.
Paul J. Meier ,2002， Life-Cycle Assessment of Electricity Generation Systems and Applications for Climate Change Policy Analysis
Schlesinger, M. E. & Ramankutty, N. Nature 360, 330−333 (1992)
Wang TF, Lee PC, Tseng CY. ,2001,. The economic impact analysis of air pollution prevention in Taiwan: the application of a CGE model. 2001Academic Symposiumof Environmental Resource Economics, Management and SystemAnalysis; 2001 Sept 21; Taipei. 34 p. [in Chinese].