光电反噬 太阳能源其实并不干净

▲ 总统赖清德在520就职大典上,强调积极推动第二次能源转型,发展多元绿能、智慧电网,强化电力系统的韧性。(图/记者屠惠刚摄)

● 许耀升/驰品设计执行长

最近台湾政界一直在争执不休于赖清德政府应该采用核能,还是绿能上的攻防战议题!甚至有人为了在绿能主张的护航上,还提出说因为国际能源总署IEA在今年六月提出的数据显示了目前全世界投入太阳能发电领域的资金,已超过其他所有电力来源的总和,预计今年底将达到5,000亿美元。而IEA还更在「世界能源投资报告」中预测出今年全球洁净能源投资将达到2兆美元,所以他表示,这代表着太阳能发电才是目前最干净的能源,是在全世界绿能上首选的趋势!

「事件的触发必有其相关的条件带动才会引起,世界各地的灾难如果是逐年演烈,这代表的是引发条件的源头不但没有减少,还变成越来越多,这是有问题的。」

太阳能热潮兴起 地球持续发高烧

如果说,太阳能发电才是目前最干净的能源。那照理由,目前全世界都一直去投入了这么多资源在太阳能发电的项目上,理当将会呈现出的是,更能减少到全球在于暖化上的异常气候才对。但我们现在所看到的是:全球温度正在急遽上升中,各国的灾难正在疯狂发生中,世界各地的高温则一直再破历史纪录当中!

▲ 全球温度正在急遽上升中,世界各地的高温一直再破历史纪录。((图/取自Pixabay)

太阳能如鸦片 暴风雨前的既视感

有人会反驳,这些都是温室气体所造成。因为科学家表示主因是石化燃料所导致的温室效应,这包含了汽车燃油废气、工厂排放废气、燃煤发电耗能、畜牧业的碳排放量,使大量二氧化碳聚积于大气层的状况下,间接导致地球的温度愈来愈高,因圣婴现象所引起的大海异常增温、热穹现象所导致的热空气凝聚、北极暖化改变的高压体系,是让近年各地气温愈来愈热的关键。但这些因素也只是从人类的工业革命时期后一直存在至今,仅仅是对于地球的一种慢性自杀而已,远远还比不过目前全球所兴起的太阳能源浪潮对地球的致命一击!

清朝末年,鸦片在当时社会中的认知与现在不同,是一种被抵制的错误。早期时代,吸食鸦片就连在当时的西方社会,也是一种相当普遍的行为,因为当时没有任何一个人认知到鸦片对人体有害。在当时的世界范围内,携带鸦片或吸食鸦片都是合法的,就连李时珍都说过这种东西是可以治病的,所以在早期医疗并不太发达的年代里,鸦片反而被视为是有助于自我麻醉与疗愈镇静的药物,而早期鸦片都是以药材之名,合法纳税进口国内,所以是富有家庭必备的常备药,甚至在当时的台湾,很多汉人移民常因水土不服,容易感染到岛内特有的风土病「疟疾」,所以更是习惯以吸食鸦片来防治疟疾。所以当时的鸦片,就正如同于清代妇女的裹小脚文化一样,是被认同且被大力推广的。

▲ 道光十九年(1839年)时,清政府任命林则徐为钦差大臣前往广州查禁鸦片。(图/视觉中国CFP)

「嘉庆初,食者甚少,不二十年,蔓衍天下,自士大夫以致贩夫走卒,群而趋之,靡而不返」。鸦片会在中国开始受到欢迎,是在于清朝统治时期,经由上层阶级,甚至是慈禧太后本人的沉迷及大量传播下,就宛如是一场全国热衷的全民运动,不但连军人都一起吸食鸦片,甚至连底层的穷人也都跟着开始吸食而染上了这种恶习,这使清朝整个国力开始积弱衰退最终导致于灭亡。但最后鸭片的全面禁止,只不过是近70年的事。

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太阳能板 极端气候现象的元凶!

现在全球的太阳能产业爆发成长,就如同是早期中国清朝的鸦片热潮般兴起,自从第一个太阳能电池在1954年诞生在美国的贝尔实验室之后,太阳能板就一直以新绿能之姿大肆在世界各地去攻城掠地。至2014年时,太阳能产业就已经能在全球主要市场达到电网平价之价值, 这等于除了陆上风能,目前被认定于最便宜的均化能源成本,就是各国公用事业规模的太阳能产业了。

但什么是太阳能板的光电效应?若金属里的电子吸收了一个光子的能量,而这能量大于或等于某个与金属相关的能量值,称为这种金属的逸出功,则此电子因为拥有了足够的能量,就会从金属中逃逸出来,成为光电子,这就是光电效应。爱因斯坦所提出的光电效应理论里就指出了,当太阳能板吸收光子的能量时会激发出自由电子,也就是所谓的光电子,但产生光电子的能量仅只与光的频率有关,而与光的辐照度无关。

▲ 爱因斯坦说:当太阳能板吸收光子的能量时,会激发出光电子,但产生光电子的能量仅只与光的「频率」有关。(图/达志影像/美联社)

太阳从自身星体散发出去的太阳光是包含了太阳光子的能量及热能,光子本身是波粒二象性,既是能量也是粒子,而热能是纯能量,所以光子可以带着热能一起到地球,依存模式下,能量仅只能在质量上去运动作功,不管是光、电和热还是射线,都需要粒子作载子才能传送,所有能量在运动过程中若没有介质载体的话,能量就不会转移。但前面有说过太阳能板只吸收光子的能量,但不吸收热,这应该是大家都已知道的常识,所以太阳光到达地球没有了光子,剩下的热能在哪里?

太阳能板的光电效应,是造成世界各地极端气候现象的元凶!要知道到达地球后的太阳光,其实波长分布从 300 到 2700 奈米都有,主要是因为太阳光从太阳起点出发到达地球的过程当中,阳光波段都会因路上所遭遇到的宇宙辐射或光子物质吸收,导致部份热能流失而使波段逐渐减短,而一般的太阳能板如单晶矽电池只能吸收 300 到 1100 奈米的波段产生光电子,1200 奈米以上的波段则皆无法去转化!辐照度就是这些1200 奈米以上的波段,这些波段与介于300到1100可见光谱的光子是完全不同的,它们一般呈现红外线形态,但在大气层吸收下也能转换为热辐射传导,它们能附着在太阳能板上形成热传导去降低光电板的发电效率,也能传播至大气层或海洋上去作加温,但不管怎样,这些波段我们都会统称为热能。

▲ 很多人都把太阳能板发电,误认为是一种完美干净的能源。但其实太阳能板的光电效应,是造成世界各地极端气候现象的元凶!(图/CFP)

太阳能板生热废 如蝴蝶效应般慢慢扩大

「蝴蝶效应理论:初始条件十分微小的变化经过不断地放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。」

太阳光携带着热能到地球后,太阳能板吸收走了光子,但热能仅只能在可依存的质量上去运动作功,也就是当地的大气层体系。当太阳能板逐年累月所产生热废能问题同时,其实就如同蝴蝶效应般的作用在一点一滴扩大中,它形成了热岛效应,加速了世界极端气候的变迁,使大量的热能长期累月的吸附在大气层及海洋之中,大气层温度会越来越高,海洋的温度也会一直升高,一般地球的大气、海洋和陆地能吸收的太阳能每年大约是3,850,000 EJ,地表植物的光合作用所获得的生物质能每年是大约3000 EJ。但在一年之中人类的太阳光电产能,已是从开发取得的所有在地球上不可再生资源的煤、石油、天然气、和铀都相结合的总能源的整体2倍之多,其累积生成的热废能副产品更是无形中的庞大!

大家可能会自我安慰道,地球的大气层循环系统或植物本身光合作用产生的吸热反应,会自己慢慢消化掉这些人类产生的热废能,但人类又一直持续大量砍伐树林只为了铺设更多的太阳能板,反而光是在2021年全球大气温室气体的平均浓度就已高达416.4ppm, 较2020年还更上升了2.4ppm,已是地球4百万年以来的新高指数。然后看着一年比一年更加剧烈的自然灾害,一年比一年更加大量的灾难报导,这些不正是代表着地球已经在发出承受不了的警讯!

▲ 和硕董事长童子贤曾表示,他希望台湾的绿能跟核能能够各占30%,加总起来就能有60%是不排碳发电。(图/台北市电脑公会提供)

和硕董事长童子贤在谈及台湾能源政策时表示,他希望台湾的绿能跟核能能够各占30%,加总起来就能有60%是不排碳发电。因为现在太阳能发电只占台湾总发电比例是4.6%,然而若要将绿能发电占比提升到四成时,那台湾的环境就无法承受。光要满足2030年的台湾耗电量,就至少需要12个台北市面积土地去使用于太阳能发电,但台湾没有那么多土地,除非要摧毁台湾的农业土地都去装上太阳能板。

农地重地 加剧粮食危机!

但台湾农业不能只靠进口,而不去顾粮食危机,在极端气候下,全球许多农作物已经开始无法适应目前的气候环境而大量减产,海洋国家未来也将面临到无鱼可捕的情况,尤其最近台湾因为大量的农村土地已经改建为光电厂,加上近日的炎热高温所造成岛内各项的农产损失甚是严重,形成物价波动因素的上涨。但最令人更是担忧的是,地球的温度会一年比一年更高,这代表的是全球的粮食总量将会逐年减少,但全世界却仍有70亿的人口需要去吃饭,这会发生全球性的大饥荒!

▲ 最近台湾因为大量的农村土地已经改建为光电厂,加上近日的炎热高温所造成岛内各项的农产损失甚是严重,形成物价波动因素的上涨。(图/记者林悦翻摄)

在简单的数学加减法下已经能明显看出,不出未来十年,全球的粮食供应量将与全球人口粮食需求数发生交岔点!世界各国将会开始面临到粮食不足的情况,而采取禁止出口以保障该国的粮食问题以避免发生饥荒,这也是不得已作法。但这会使得其它仅靠进口粮食供应的国家将面临到有钱也买不到粮食的困境,其中就包含了台湾。此时台湾政府若才开始想到要拆除大量的光电厂,去重新翻土、养土并要求农民开始来种植农作物时,至少也需一两年时间准备,只怕国人的肚子是熬不过那一两年了。

多种树 吸热又防土石流

也许现在我们已无法改变未来气候在逐年暖化的事实,但至少个人能够做到的是去多种树。除了树能够吸热,也还能够防止土石流,套句台湾诗人吴晟所高喊的:「种树是最原始也是最好的抗热招数,树木能成为调节气候的利器,我不用冷气机,天然的风,就是全世界最棒的冷气。」相信对于还生活在都市热岛的都市人而言,至少这将是一种未来的新奢求。

▲ 种树是爱地球的一大良方,不仅能吸热,还能防止土石流。(图/总统府提供)

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