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為何太陽能電池這麼熱門?(二)

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科技產業資訊室 (iKnow) - David 發表於 2008年2月18日
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既然太陽能電池是以太陽能能源為主,調查與了解地表太陽照射度為重要議題。

圖一為地表太陽照射度分佈,由圖可見赤道附近平均照射度為300-350 W/M^2(每平方公尺有300到350瓦熱量,功率單位)。如果將照射度乘上時間(能量 = 功率 X 時間),即可換算成能量單位,則美國與歐洲之平均照射度可表示如圖二與圖三所示。

由圖可見,美國加州區域,每日每平方米照射量約為7千瓦小時(度)。若以圖一赤道附近平均照射度為300 W/M^2為基準,換算之能量每日約為7.2 kWh/M^2,及每年約為2,628 kWh/M^2。需要說明,此圖一所換算結果與圖二或圖三結果一致。根據上面討論結果,可整理成重要數據如表一所示。

表一、太陽照射量數據彙整

照射量

數值

地表平均照射量(功率)

300 W/M^2

每日平均照射量(能量)

7.2 kWh/M^2‧Day

美年平均照射量(能量)

2,628 kWh/M^2‧Year

有了各區域太陽能可運用總量後,下一步即是太陽能電池系統如何將此太陽輻射能轉換成電能,供電力系統使用。而如何評估電力產業投資回報率或是太陽能電池產業投資回報率,便成為該產業能否順利發展重要指標。

圖四為太陽能電池(PV Cell)投資效益比較圖,縱軸為每千瓦尖峰(peak kilowatt, kWp)太陽能電池系統之建置成本(全部成本,包括模組、系統組裝與安裝等),範圍從每千瓦尖峰200美金到5,000美金。一般而言,此成本隨著技術與時間而變化,現階段多晶矽太陽能電池成本約為每千瓦尖峰6,000美金。

橫軸為太陽能電池系統的每年總發電量(每年每千瓦尖峰太陽能電池系統),例如1,600kWh/kWp‧Y即為每年每千瓦尖峰太陽能電池系統可產生1,600千瓦小時。若要將太陽能換算成太陽能電池電力,一個簡單的算法即是將如圖二之太陽能總發電量乘上某一電池轉換效率即是太陽能電池模組可產生之總發電量,如圖三之另一個表示法。

圖四為一實用查詢表格。舉例來說,若太陽能電池系統成本為1,800 $/kWp(由廠商所提供建置成本),該系統安裝總發電量為1,600kWh/kWp(由如圖三所產生結果),則20年之平均成本為11.3 cents/kWh(每千瓦小時0.113分美金,換算成新台幣為每度電3.616新台幣)。

若比較上述太陽能電池發電成本,與現有全世界各地電力成本,如【為何太陽能電池這麼熱門?(一)】圖一,即可發現,綠色區域均為有競爭力之太陽能電池系統應用處。需要說明,圖四提供一極佳比較基準,一旦太陽能電池系統安裝區域已知,太陽能電池效率已知,該太陽能電池系統安裝模式已知,即可確定其系統安裝總發電量。若對照其系統整體安裝成本,即可簡易估算出20年平均每一度電發電成本,亦可進一步評估投資之可行性。

下回再討論太陽能電池相關議題。(1047字;圖4)

 

圖一、地表太陽照射度

 
圖二、美國太陽照射度調查(每日平均)
Source: wikipedia, 科技政策研究與資訊中心(STPI), 2008/02.
 
 
圖三、歐洲太陽照射度調查(每年平均)
Source: wikipedia, 科技政策研究與資訊中心(STPI), 2008/02.
 
圖四、太陽能電池(PV Cell)投資效益比較圖
Source: wikipedia, 科技政策研究與資訊中心(STPI), 2008/02.

參考資料:

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaics
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energy
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/World_energy
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Watt#SI_multiples

 


 
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