绿能与化石燃料发电厂所需的空间差距到底有多大？相较于一座工厂就搞定的火力电厂，风力发电与太阳能等再生能源需要范围更广的土地来大规模发电，近日荷兰研究便指出，若要达成相同发电量，绿能需要的发电空间最多是化石燃料电厂的 1 千倍，但绿能具有低污染等优势，厂商也能善用周边空地开发各式用途，进一步提升土地效益。
荷兰莱顿大学团队透过收集 9 种能源系统、共177 项功率密度（power density）资料来比较所需要的用地范围，其中功率密度则是每体积单位的功率，由电厂最大输出功率除以重量或是体积得出。
研究指出，绿能与化石燃料的功率密度差距最高会到 1,000 倍，而生质能的功率密度最低为 0.8W/m2，天然气则高达 1,000W/m2。近年成本快速下滑的太阳光电与风力发电功率密度也不高，发电量若要与化石燃料相当，所需空间为燃煤电厂的 40~50 倍，更是天然气电厂的 90~100 倍。
相信大家也相当认同“绿能占地广”这件事，以台湾来说，若要达成 2025 年太阳光电 20GW 目标，需要 2.8 万公顷土地，虽然目前已盘点出不少用地，但尚需要 1 万多公顷土地才能达标；彭博能源财经（BNEF）报告也指出，中国需要 9,355 平方公里用地才能在 2050 年达到 800GW 太阳能，日本则需要 2,000 平方公里的地才能发展公用事业规模太阳光电。
但莱顿大学团队认为功率密度只是建设发电厂的考量之一，环境科学家 Paul Behrens 表示，化石燃料会造成各式污染，因此虽然再生能源会占用许多空间，但地方环境受损的概率较低。且绿能用地还可以开发多种用途，像是在陆上风电场附近种植农粮，装置弹性高的太阳光电也可以设置在屋顶或是水面上。
不过再生能源与人争地、单位发电面积表现较差也是不争的事实，随着未来人口增加，对食物与住家的需求会越来越大，Beherens 表示，这对生质能来说相当不利，生质能功率密度最低，电力难以贩售、再加上有些生质能电厂采用的原料可食用。
因此为避免土地与农粮竞争，Beherens 认为屋顶太阳能是绿能最佳选择，可直接建设在住家或是企业屋顶上，既不会占地同时也可为用户省电费。研究更指出，到了 21 世纪中期，新型 3D 太阳光电设计将可让功率密度提升 3~5 倍。
BNEF 研究也指出，由于土地限制因素，亚洲太阳能未来将以住宅、学校与工厂等小规模太阳光电为主，预计屋顶太阳能在中国、印度、日本、韩国装置规模可在 2050 年达到 700GW。
假如受到土地面积限制，近海国家也可往“海上”发展，Beherens 指出，离岸风电也是发展再生能源的好选择，未来的绿能技术诸如海藻发电（algae farms）也不会与民众争夺用地。
巴黎协议后，各国纷纷开始订定绿能政策与明确的承诺，希望可在发电与节能减碳之间取得平衡。因此为了不让绿能政策开天窗，再生能源发展走向与土地盘点就是相到重要的议题，每个国家各有适合自己的绿能，发电量、生态、用地面积与成本都是都是需要考量的因素。
目前该研究已发表在《Energy Policy》。
- Renewable energy sources can take up to 1000 times more space than fossil fuels
（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：pixabay）
