新型核電廠可替代太陽能發電│王尊平

新型核電廠可替代太陽能發電│王尊平

台灣南部因陽光普照,日光天數較北部多,有充足的太陽能發電資源,因此,被廣設為太陽能發電的「種電區域」。各縣市在樓頂、屋頂、林區、湖泊、農田、魚池、埤塘中裝設大量太陽能板,形成罕見的太陽能板奇觀。不過,過分種電的結果,讓熱島效應浮現,阻礙了降雨鋒面通過,造成南部地區長期乾旱。

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太陽能發電問題不少

鼓吹太陽能發電的人其實心裡有數,這絕對不是一個高效率的發電方式。目前,太陽能發電的問題有:(1)太陽能板的能量轉換功耗高,發電量不穩定。(2)輻射熱源散播於空氣中,造成熱島效應。(3)廢棄太陽能板回收、處理難度高。

首先,太陽能板的能量轉換率和製程品質有關。由於市面上的太陽能板絕大部分為多晶矽產品,單晶矽則為晶圓廠使用原料。一般品質的能量轉換率約在15~20%之間,較佳品質的能量轉換率約為25%。這就是說,太陽能板吸收100%陽光,但最多僅有25%可轉換成電能,其餘均浪費掉了。此外,陽光照射角度也有區別,較新型的太陽能板模組會隨著太陽的照射角度轉換方向,以吸收最大的照射量。但一般固定式的太陽能板模組並無此功能,加上陰天下雨等影響,均會影響照射來源的品質,達不到宣傳的發電效果,隨之而來的就是發電量不穩定。

其次,前文提到太陽能板吸收的100%陽光,其中僅有25%可轉換成電能,那浪費掉的能量去了哪呢?多半都變成輻射熱源。輻射熱源散播於空氣中,造成熱島效應。近來許多研究報告顯示,大型太陽能發電站周邊的氣溫,明顯較其他地區高出攝氏3-4度。台灣地區有民眾親身量測,竟出現攝氏43度的高溫。

美國太陽能儲存公司(Solar Reserve)耗資6.5億澳元(約台幣151.3億元),在澳洲南部沙漠中建造聚光式太陽能電廠。設有一座220公尺高的散熱發電塔,並由周邊12,000片太陽能板聚光發電。其內部熔鹽(molten salt)將加熱到攝氏565度,並利用熱交換器(heat exchanger),將熱能轉移至水中產生蒸氣,用於蓄熱或用蒸氣來驅動發電機。因其位於沙漠中,對環境影響較小。由該案例可知,太陽能發電廠的設置地點非常重要。

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廢棄的太陽能板很難處理   

再者,太陽能板的使用壽命普遍為10年左右。這些半導體製程的產品,經過長期風吹日曬雨淋,品質就會劣化,影響發電。但是,廠商為推銷太陽能板,普遍以電廠收購20年期為誘因,讓許多不明就裡的人投入種電行列。而處理廢棄的太陽能板難度高,目前少有廠商願意從事這方面的工作。可想而知,最後就是將其堆放棄置,造成環境汙染。

美國加州的家用太陽能板生產規模為全美最大,2010-2011年成長了200%。因此,其廢棄物問題最為嚴重。該州1970年代就立下法規,要求工廠提報所產出的有害廢棄物數量和運送至何處。《合眾國際社》指出,加州有41家太陽能板製造廠,包括市場最大的業者和許多新興業者,但加州毒物廳的資料顯示,只有17家提報廢棄物。而聯邦政府根本未制定要揭示數據的作法。

上述17家公司在加州共設有44座工廠,從2007-2011年上半年,約共產出4,650萬磅污泥和污水,其中97%送至州內各地的毒廢棄物場,但仍約有140萬磅運至阿肯色、明尼蘇達、內布拉斯加、羅德島、內華達、華盛頓、猶他、新墨西哥和亞利桑納等9州。由此案例可知,太陽能發電絕非乾淨無毒,其對環境影響極大。

應考慮設置新型核電廠

第四代的小型模組化核電廠,大多使用高純度低濃縮鈾(HALEU)為燃料。一般核電廠多使用鈾235濃度5%鈾燃料,第四代小型模組化核電廠開發商,如X-energy和比爾蓋茲投資的TerraPower,普遍使用濃度20%高純度低濃縮鈾,只有法電(EDF)、勞斯萊斯(Rolls-Royce)使用既有核燃料。

2020年9月,美國核能管理委員會(NRC),批准了位於波特蘭的NuScale Power的「小型模組化反應爐」(SMR)申請案,同時猶他州聯合市政電力系統公司,計畫採用該公司的反應爐,在愛達荷州東部的偏遠地區建造12座反應爐,以提供當地廉價低碳的電力。SMR可產生約60百萬瓦能源,可為50,000多戶家庭供電,在完成審核後,集團將會先進行試驗爐的試營運。首座商業爐預計在2029年開工,其餘將建於2030年。

NuScale Power設計的SMR,是一種模組化的輕水式反應爐,而輕水爐是目前絕大多數的反應爐類型。差別在於,模組化輕水爐用水量要比傳統反應爐少很多,並且具有被動安全系統,一旦出現問題,在沒有人工操作的情況下,也會自動關閉、停止反應,並自行散熱。NuScale Power的「小型模組化反應爐」不需要太多的土地和冷卻水,所以沒有巨大的冷卻塔。

太陽能發電已逐步顯露出潛在的疑慮,而後續太陽能板的回收處理更是一大問題。因此,台灣應建造多個新型核電廠,這不僅可提供穩定的供電品質、降低環境汙染程度,也可解決太陽能發電的問題。

(作者係全球新武器大觀網版主)

附加資訊

  • 作者: 王尊平
  • pages: 80
  • 標題: 新型核電廠可替代太陽能發電