作者： 本報訊 | 台灣立報 – 2013年1月23日 上午12:39
■宋竑廣
據讀賣新聞1月初報導，日本宮崎大學校內的集光式太陽裝置，有了新的成果突破，該設施所產生的熱能，溫度高達1千5百度，不到7秒便能讓1公升的水從0度上升到沸騰，具有世界最高等級的集光效果；據三鷹光學儀器公司官網說明，宮崎縣與該公司、宮崎大學、新潟大學等產學合作，在宮崎大學校內的空地，完成「Beam-Down Solar Concentrator 太陽能集光裝置」，未來將有多種熱能應用。
這項裝置高達16公尺，頂部設有直徑4.3公尺的橢圓鏡，其下有88個定日鏡（將太陽或其他天體的光線反射到固定方向的光學裝置），每個定日鏡有10面直徑50公分的凹面鏡，能夠精密地感測太陽移動，把光線集中到上部的橢圓鏡，然後橢圓鏡再把從定日鏡接收到的光線，集中到底下的焦點以便利用；被集中的太陽光轉換成熱能之後，可以用在氫能源等新式能源的製造，且宮崎縣日照豐富，很適合發展太陽能。
▲日本太田市的房舍在屋頂加裝太陽能發電裝置，圖攝於2008年10月28日。（圖文／路透）
所謂集光式太陽能，是指利用鏡頭、鏡子等工具反射、集中太陽光，產生熱能使水沸騰，利用蒸氣使蒸氣渦輪發動機產生電，和一般發電方式不同之處在於，熱能的來源不是燃料而是太陽能；而在夜間等無法利用太陽能的時段，則利用蓄熱設備繼續發電。著名的例子有位於西班牙南部的Gemasolar太陽能發電廠，能夠全天候不間斷地發電，每年發電量相當於當地3萬戶家庭的用量。
天文觀測技術 發電也適用
宮崎大學已和進行氫氣製造研究的新潟大學簽定共同研究契約，之後會從新潟大學取得設備，預定2013年開始做製造氫氣的實驗，而宮崎大學工學部則正在計劃進行太陽能電池的研究；宮崎大學先前曾舉辦相關演講，準教授西岡賢祐說：「集光式太陽能裝置，可增加單位面積的發電量，大幅減少半導體的使用量，還可降低成本。」
新潟大學教授兒玉龍也則表示：「有了這項裝置，加上我們開發的氫氣製造技術，將太陽熱能化學燃料化，有利於貯藏能源，也方便把能源運送到消費地。」未來如何結合彼此擅長的技術，備受外界期待。
而三鷹光學儀器公司則將利用此裝置，進行蓄熱發電與海水淡化的研究。製作顯微鏡、望遠鏡等起家的三鷹光學，早在09年就跟日本國立天文台合作，開發太陽光集光實驗裝置，利用觀測太陽用的望遠鏡技術，提升集光能力與追蹤精確度，並同時獲得觀測數據。對於天文台來說，不管是設在山上的觀測台，或者利用氣球在高空進行觀測，電源取得不易，且發電裝置需適應嚴酷環境，和太陽能發電技術相輔相成有其益處；有鑑定過往此類發電盛行於擁有沙漠等廣大土地的國家，因此小型化與分散化的實驗研究也在進行中，以擴大應用範圍；2010年該公司於三鷹市的同類型實驗設備，還可以作為市民與中小學生參觀尖端技術的學習地點。
除宮崎大學外，日本其他大學也有進行集光式太陽能技術研究的例子。根據日本經濟新聞等媒體報導，去年5月，東京工業大學發表獨家技術「多重LINK反射鏡」，企圖把發電成本降到曲面鏡式太陽能發電的2／3以下；該技術和阿拉伯聯合大公國政府支持的能源公司MASDAR-ADFEC合作投資，還有擅長大型建造的三井造船，與具有尖端光學技術、製作高精度鏡面的日本光學儀器公司Konica Minolta參與。
在日本，集光型太陽能發電，還有其他類型的配套技術發展。去年7月，住友電力工業的橫濱製作所，起用自家設計的集光型太陽能發電設備，由於發電模組採用特殊材料，發電效率是一般市售矽晶圓太陽能板的兩倍，再搭配氧化還原液流儲能電池（Redox flow battery）等，提高供電的穩定度，預定今年向工廠、商業設施、大型家戶販賣設備。
另外，非集光型太陽能發電也有技術進展，去年年底，日本新能源與產業技術綜合開發機購NEDO（New Energy and Industrial Technology Development Organization），發表世界最高光電轉換效率37.7%的太陽能電池（一般效率僅在10~20%之間），往發電成本每度電7日圓的目標又進一步。
跨國輸電仍有變數
據東京工業大學說明，研發集光型太陽能技術乃是基於未來市場的利基；他們根據歐洲太陽能發電產業協會等單位發行的報告、「集光型太陽能利用報告2009」(Global Concentrating Solar Power Outlook)指出，預測到2020年為止將有68.6GW、2050年為止將有830GW的發電量，分別佔世界總發電量的1.1~1.2%與8.5%~11.8%。
除了技術的進步，開發團隊還打算利用鄰近日本、鄰國日照豐富的區域，為此提出「ASIA DESERTEC」大計劃，所謂DESERTEC，指的是利用沙漠中的太陽能與風力來發電的技術，而「ASIA DESERTEC」則希望在位於中國中央位置的陜西省榆林，設置太陽能發電設備，再過過高壓直流送電網，經由韓國、送電到距離當地1千5百公里外的日本。目前東京工業大學也提供中國關於「多重LINK反射鏡」的技術指導。
順便一提，去年3月，日本軟體銀行總裁孫正義，和蒙古投資公司、韓國電力公司簽署合作協議，預計利用戈壁沙漠做風力發電，預計電價（連同到日本的送電成本）將壓低至6日圓左右。不過，目前日本法律不允許外國公司提供電力，還有立法問題需要解決，以及國際之間政治局勢變化的問題，為跨國輸電帶來可能的負面影響。
集光型太陽能的發展，也佐證了日本BP社記者野澤哲生對再生能源市場的觀察，據他的文章＜對再生能源的五大誤解＞說，（1）發電成本高；（2）大量採用太陽能電池也無法降低發電成本；（3）在量上無法抗衡現有發電源（例如核電等）；（4）需要大片土地；（5）輸出功率變化大；個個都是上述廠商突破的目標，且風力發電成本已降到每度10日圓左右，還是高於每度7~9日圓的天然氣發電，因此再生能源還要再往下壓低成本與之競爭。
成功經驗 台灣可借鏡
另一方面，再生能源市場也不乏慘敗的輸家。據去年8月份今周刊＜股民血本無歸 誰殺了太陽能？＞報導，過去6年太陽能廠從台灣資本市場募走了2千2百億元，最後多半付諸東流，原因之一便是「一堆人搶著做競爭最激烈的電池模組製造與代工；然而，毛利高、技術難的上游原料與下游系統整合的品牌，卻沒人碰。」據說用來研發技術的錢「一毛錢都沒有」，所企圖的發電成本，遠高於上述日本太陽能廠商的目標；相對地，日本集光式太陽能效率不斷提升的定日鏡，不但是他們技術輸出的明鏡，也是台灣廠商的借鏡。
和台灣太陽能投資立場不盡相同的是，日本太陽能發展相關報導，多半提及311核災慘痛的教訓，因此試圖為日本能源、甚至是世界的能源找尋新的可能，以及最常被提及的、對於節能減碳、阻止地球暖化的貢獻，也因此有廠商或財團提出東亞級甚至是地球級的發電構想；同時日本的核電廠商，也因為311核災後引發的反核聲浪，試圖開拓國外市場，去年10月底，日立製作所看中英國多數核電廠老舊需要汰換的現況，以鉅資收購英國核電公司，然而12月時法國電力集團因為成本因素，決定延後對英國核電工程的投資。顯然，為日本帶來悲劇的核電，與企圖走出悲劇的再生能源，正處於此消彼長的狀態，展現著反核運動的影響力，與再生能源的技術力。
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