太陽光電 vs. 森林生質能源 山坡林地的綠電抉擇 | 環境資訊中心

太陽光電 vs. 森林生質能源 山坡林地的綠電抉擇

2021年11月25日
文:劉建志

端看日本2012年起始的FIT制度,儘管加快了再生能源的發展,許多巨型太陽能發電廠在剛開始的幾年間飛速擴增,但隨著山坡地濫用與環境問題浮現,已有上百個地方自治體自訂條例限制太陽能於山坡地的開設。

隨著第26屆聯合國氣候變遷大會(COP26)結束,在新一波的綠電及減碳承諾驅動下,日本如何在當下的太陽能困境中,找到符合全國經濟能源供應,減少二氧化碳排放,又可以不利用山坡地架設大量太陽能板,達到節能減碳的目標呢?

在山谷架設太陽能,強降雨將帶來比一般山坡地更大的崩塌風險。攝影:劉建志。
在山谷架設太陽能,強降雨將帶來比一般山坡地更大的崩塌風險。攝影:劉建志。

山坡利用問題頻繁  太陽能設置減緩

日本太陽能發電裝置量最大的一年為2013年,之後逐年下滑,今年僅剩少部分廠商有意願設置大型的太陽能發電裝置。觀察其中原因,除了居民的抗爭、層出不窮的衍生災害,便是地方自治體回應國家綠能發展政策,在法律許可內設立相關條例與嚴格的審查措施,限制山坡地上架設太陽能板的浮濫現象。


日本FIT制度太陽能裝置量的變化。圖片來源:環境能源政策研究所

以條例內容區分,共可分為四類。

1. 規範條例 :

(1)規劃特定保護區域、限制區域,非行政首長同意不能設立。

案例:筑波市再生能源設置規範,在野外完全禁止設置光電裝置(屋頂除外);由布市規定5000平方公尺以上需取得市長同意。

(2)事業單位避開上述區域,向行政首長申請設置並取得同意。

案例:高崎市全部再生能源設置需要向市長申請(屋頂除外);和歌山縣25公頃以上需要市長許可並取得當地自治會的同意書。

(3)簽訂協議契約:上述兩項不單只是經過同意即可,事業單位還需行政主導單位需簽訂契約,完成環境影響的評估,並隨時接受行政單位的指導及監督。

案例:西桂町規範在10瓩和面積500平方公尺以上的設置區域,需與町長簽訂開發協議。

(4)廢棄物處理

案例:北茨城市規範在500瓩及5000平方公尺以上的設置區域,需要將廢棄物清除費用計入,並且按規定提出申請並繳納費用。 

2. 開發計畫提出時的相關條例

取得太陽能設置許可的場址,卻遭奈良市市長勒令停工。攝影:劉建志。
取得太陽能設置許可的場址,卻遭奈良市市長勒令停工。攝影:劉建志。

義務化事業單位在開發前,須取得周遭居民的同意,並且完整地將資訊分享給當地民眾,以減緩當地民眾疑慮及設置後風險。

案例:浜松市規範20瓩以上就需要周遭居民同意、兵庫縣光電開發限制條例則規範在5000平方公尺以上(部分區域1000平方公尺以上),就需要跟周遭居民協商取得同意。

3. 利用現存政策進行限制

以現有的條例及法令,如環境保護、景觀保護等緣由,限制太陽能場址的設立。

案例:長野縣小諸市訂定,除了國家公園以外的森林區域,在500平方公尺以上的太陽能場址就須按照規範申請(2018)。

4. 環境影響評估條例

不同的自治體有不同嚴格程度的環境影響評估審查條例,以設置面積或裝置發電量區分,使事業單位必須滿足環境影響的審查後,才能設立太陽能發電場址。

案例:長野縣森林面積超過20公頃以上(2015)、仙台市森林面積一公頃發電量400瓩以上(2021)。

遭到終止建設的山坡地太陽能停工場址。攝影:劉建志。

在即將成為太陽能場址,遭到終止建設的山坡地。攝影:劉建志。
遭到終止建設的山坡地太陽能停工場址。攝影:劉建志。

由於上述種種條例的逐漸成形,行政手續的繁雜加上取得許可的困難度大增,大規模的太陽能電廠設置越發困難,隨著地方自治條例的越顯嚴格,太陽能設置量急遽地減少。

FIT時代的結束,FIP時代的來臨

明(2022)年4月日本即將終止FIT制度,改以FIP(Feed-in Premium)依據市場浮動價格再追加補助金的模式取代,以期許電力市場自行調整價格。

FIT是透過日本政府規定的價格,以訂定年契約的方式持續購入再生能源廠商生產的電力,其資金來源就是全民繳納的再生能源稅,時至2021年,每度電費最多繳納3.36日圓,平均每戶每年需多繳納1萬476日圓。歸功於FIT制度,日本目前已經設置1億700萬瓩的再生能源,而實際運轉的設備達到7040萬瓩,此理想發電量約為台灣日常用電量的兩倍之多,為台積電用電量的20倍以上。

由於不同都道縣府的環境不同,所選擇的再生能源發展項目不完全相似,如地熱資源豐富的大分縣就是以地熱為主,主為風力資源的秋田縣等,以及常見的太陽能搭配生質燃料。


日本再生能源稅的變化。資料來源:日本產經省自然資源與能源局。圖片來源:SmartBlue

日本電力構成與311地震後的影響

風力及太陽能會隨著氣候日照等因素改變發電量,稱為變動型再生能源(Variable renewable energy, VRE),而如水力、升值發電、地熱等就為恆常性的再生能源。當太陽能或風力產量過剩時,須依靠產能抑制裝置限制其電量,而當夜間或是風力不足時,儲備的基載電力就須按照VRE的變動立即產出電量,以保證電力的穩定供給。

以九州地區(約與台灣同等面積)的電力資料為例,電力公司會事先評估再生能源的發電效率,以控制基載電力(火力、核能)的生產量,當發現天氣不佳沒辦法產生足夠太陽能時,立即增加火力發電的能量供給,相對地,當日照狀況良好風力充足時,火力即減少發電量,另當風力或太陽能超出電網負載時,需利用電量抑制設備以控制發電量。台積電即將於九州的熊本縣設置生產據點,穩定的電力供應或許也是他們設置的考量要因。

日本原本是依靠火力及核能的國家,在經歷地震及福島事件後,全國的核能發電量急劇下降,而為了因應能源缺口,火力化石燃料發電成為最急迫的首選。但是當FIT迅速導入彌補電力缺口後,火力發電量也逐漸下滑,來到了十年來的最低點。


2020年度日本綠電佔總發電量比例。圖片來源:環境能源政策研究所


日本的能源供應比例。圖片來源:環境能源政策研究所

理想上,當再生能源逐漸增加,火力的基載電量就可以隨之降低,但在實際發電運作上,火力發電廠仍需要有足夠的發電機組及足夠投料量才能運作,以備即時的電力需求。目前為了改善此問題,九州電力選擇逐步增加LNG天然氣機組,以更靈活的發電方式替換成本逐漸增加的煤炭。

太陽能的快速導入,引發了眾多的環境隱患及居民反彈,但是在總體國家能源尺度上,太陽能是實質的改善了日本的能源結構,減少了核能的依賴及火力發電的需求。在太陽能架設逐步減緩的同時,替代化石燃料的基載發電以保證全國的用電安全,即成為更重要的目標,解決方式除了廣設儲電設備以支援變動型再生能源,提振林業以發展森林生質能源——不受氣象因素影響的生質能源發電,也就成為替代火力發電的主要來源。

增加林業生質能源,替換基載火力發電

目前台灣的基載電力為火力、核能為大宗,在核能式微下,火力發電廠的重要性漸增,但也導致空氣品質的下降。而主要發展的綠電又是以變動型再生能源為主,地熱及水力發電僅佔台灣綠能的19.99%。如果要提升基載電力,發展林業以增進生質能源的使用,可使台灣減少對化石燃料的依賴,同時又不影響台灣用電安全。

以日本為例,水力加上生質燃料的總發電量,占了再生能源的一半以上,在某些月份甚至還高於光電與風電的供電量。其中生質燃料幾乎不會隨著月份有大幅改變,表明了穩定的林業並用於發電,也是綠色能源重要的一環。

台灣目前在核能逐步退役下,綠能最大宗仍只限於太陽能及風力發電,但在環境疑慮未解、可設置場址逐漸減少之下,勢必需要以不同渠道取得再生能源。然而,台灣的主管機關是否有有能力及魄力推動水力發電的機組、重啟林業、增加森林生質能源發電及相關補助政策,將是對台灣2030年階段性減碳目標的重要考驗。

工地仍有重機未完全撤除,棄置的工地對居民、廠商是雙輸的局面。攝影:劉建志
工地仍有重機未完全撤除,棄置的工地對居民、廠商是雙輸的局面。攝影:劉建志

作者

劉建志

來自嘉義民雄,畢業於中央大學主修太空物理。因為空氣污染問題開始從事環境相關的活動,也曾在廣東及無錫的NIKE及APPLE工廠待了兩年,只為了了解搖籃到搖籃的真實性。目前與妻子及女兒居住在日本高知縣西南區域,從事林業及里山工作。主要目標是推動台灣的林業蛻變,也希望台灣可以有藍天、有大口呼吸的空氣。