2023年05月02日
文 / 林柏任（台灣氣候行動網絡專案研究助理）、趙家緯（台灣氣候行動網絡研究中心總監）
屋頂光電在全球淨零之角色
依據國際能源總署所提出的淨零路徑圖，在發電結構上，再生能源於電力結構之占比將由目前的 26%，於未來十年急劇提升至 61%，在 2050 年時達到 88%。而再生能源發電中，仍是以太陽光電與風力發電為主，其於 2050 年時於電力結構之占比將達到 68%，其中光電則須達到33%。2050 年時全球核能發電量倍增，然占比則是由目前的 10%降至 8%。燃煤 CCS 與燃氣 CCS 在 2030 年至 2040 年間增長迅速，然 2040 年後發電量則須削減，2050 年時於電力結構之占比約為 1%。且在建築部門的屋頂光電發電量上，需由2020年時的3200億度，2050年時增長25倍，達到7.5兆度，亦即2050年時，全球光電發電量中有32%需來自於與建築物結合分散式光電。
臺灣方面，2022年提出的淨零路徑圖中，針對佔溫室氣體淨排放量52%的電力系統，提出了2050年時的電力結構占比，再生能源須達60%~70%、火力加上CCS為 20%~27%、氫能則占9%~12%。但此般配比則有「CCS佔比過高」、「氫能發電效率耗損」、「再生能源空間規劃」等三項關鍵問題。
依據IPCC所提出的全球淨零路徑分析，其指出CCS雖可減碳，但其針對SDG1 弭平貧窮、SDG3健康、SDG6水資源等均有潛在副作用。而綜合各個路徑分析，2050年時CCS於全球電力結構之占比，則不及10%。由此觀之，目前臺灣淨零路徑中CCS占比相對較高。
而在路徑中規劃氫能發電則占9%~12%，發電量約為500億度。但依據國際氫能利用建議，氫能用於發電為排序較低的用途。依筆者估算，若氫能發電占比需達500億度之時，則代表需要進口240萬噸綠氫，而生產綠氫的電解耗電量將達到1,100億度，由此顯示以綠氫發電將有極高的能源損耗。此規劃的合理性尚待評估。
但若要降低CCS跟氫能發電占比，可行的替代方案為進一步提升再生能源占比。在此路徑中，提出光電40~80 GW 、風電40~55GW、地熱與其他再生能源8~14GW之目標。若化為占比，則見風電占比將達35%，而光電即使達到80GW之目標，發電占比亦無法超過20%。但另一方面，若在電力需求成長幅度由本次路徑中所提出的1.5%~2.5%之間，進一步抑制到1.3%時，則在風電達成55GW，地熱達到6GW時，則光電裝置量可提升到140GW時，便可將CCS於電力結構占比削減至10%以下。此舉可大幅降低對於CCS之需求，避免其封存用地需求，且可讓進口綠氫優先用於工業製程、海運等。
但目前依照官方設算，臺灣每年新增建築約有2萬件左右，總面積估算約為5~6平方公里，有每年新增 300~400MW潛力，但是需強制新屋頂設置太陽光電及鼓勵BIPV，提高設置量。在此之下，2050年時屋頂光電設置量可達到26GW，伴隨地面型與水面型光電發展，則可達到2050年裝置量80GW的目標。
但依據民間團體的淨零路徑研究，若臺灣要達到淨零，2045年時電力系統需達到淨零排放，2030時再生能源占比便要提升到42%，這樣2050年時方可讓電力結構90%以上，都為再生能源。於再生能源發展評估上，若要於2050達成淨零排放時，2050年時風力發電占比需達到35%，裝置量約為36GW左右，而太陽光電發電占比需達到47%，裝置量約為120GW左右。此外亦須積極佈局生質能的發展，藉此提供可調度性的再生能源。因此，若是2025後新建物均須裝設光電，則2050屋頂光電更可達50GW，比現行提出的26GW目標倍增，進而有助達成再生能源占比達到90%以上。
但對於加速屋頂光電設置，並非僅止於學界研究或是民間團體倡議，行政院於2022年12月通過再生能源發展條例修正案，該修正案重點有擴大離岸風電可設置範圍、刪除燃燒型生質能電廠應限制於工業區設置之規定、新增地熱能探勘許可與地熱能開發許可之申請等，而在屋頂光電推動上，則新增第12條之1，提出「建築物之新建、增建或改建達一定規模者，除有受光條件不足或其他可免除情形外，起造人應設置一定裝置容量以上之太陽光電發電設備。前項建築物範圍、一定規模、一定裝置容量與其計算方式、受光條件、可免除情形及其他相關事項之標準，由中央建築主管機關會同中央主管機關定之」。
然而此修正案送入立法院審議時，關於屋頂光電設置義務一事，則引起立委質疑此舉之可行性，認為「全台各地日照差異很大，不應該強制全面設置，且有破壞景觀之虞」，亦有支持此條文的立委，認為條文空白授權，未說明建築物類型。而在討論過程，能源局舉出的案例也僅有德國柏林市此單一案例，亦無助立委們與大眾理解屋頂光電設置義務已是各國落實淨零排放的必備政策。
本文則分析歐盟去年度為因應俄羅斯入侵烏克蘭戰爭下，所提出歐洲屋頂光電策略(European Solar Rooftops Initiative)中的屋頂光電設置義務規範，以供臺灣參考。
屋頂光電設置鞏固歐洲安全
面對俄羅斯入侵烏克蘭戰爭引起的能源危機，歐盟在2022年5月推出REPowerEU計畫，預計透過一系列的修法及政策措施，加速再生能源發展，並減少對俄羅斯石油及天然氣的依賴。在再生能源發展上，REPowerEU將原提出2030年再生能源佔比40%的目標，進一步提升至45%。其中太陽光電的目標為 600 GW，大約佔整體再生能源目標的50%。
面對極具野心的目標，歐盟也擬定太陽能策略（Solar Energy Strategy）作為REPowerEU重要的一環。此策略包含多面向的政策，除了光電裝置量目標外，也包含光電獎勵措施、簡化法規審核流程、創新技術投資、電網建設升級、提高公部門光電採購、光電設備循環經濟及永續標準等規劃，而其中的一大亮點，就是歐洲屋頂光電旗艦計畫(European Solar Rooftops Initiative)。屋頂光電目前佔了歐洲總光電裝置量的66%[1]，但仍有相當大的發展潛力。官方評估，屋頂光電估計可以滿足四分之一的歐洲電力需求，這個數字甚至超越目前天然氣的佔比[2]。
為提高屋頂光電裝設量，屋頂光電旗艦計畫中，最核心關鍵乃是屋頂光電設置義務。在2026年前，所有新建公有建築及商業建築，只要可用樓地板面積大於250平方公尺，都需裝設光電，同樣規模的既有公有建築及商業建築，在2027年前也需要裝設光電。到了2029年，所有新建住宅建築也必須裝設光電。目前在歐盟已經可以看到許多國家及地方層級的屋頂光電法規。例如法國要求所有佔地大於500平方公尺的商業、辦公、工廠、倉儲、停車場建築，在新建或翻修時必須在30%的屋頂裝設太陽光電或植栽；奧地利的維也納規定兩層樓或兩間套房以上的新建住宅，及新建非住宅建築，依照屋頂面積要求一定光電裝置量[3]。除此之外，根據歐洲光電聯盟(SolarPower Europe)的整理，荷蘭、瑞士、希臘、德國、義大利、比利時，也都有相關政策推出。在歐盟的屋頂光電策略公布後，這樣子的法規在未來幾年勢必會更普及。
然而，歐洲氣候行動網絡(Climate Action Network Europe)指出[4]，這樣的目標仍不足夠，新建的住宅建築應該與新建公有及商業建築一起包含在2026第一階段的要求中，並納入屋頂翻修(fundamental roof renovation)作為要求裝置光電的時機點。對於既有非住宅建築的要求，也應該納入停車場，並先針對面積大於500平方公尺，且預期壽命大於20年的屋頂，以確保光電投資能夠獲得最大效益。
表1. 歐洲國家光電設置義務規範彙整
| 國家 | 法國 | 荷蘭 | 希臘 | 義大利 |
|---|---|---|---|---|
| 時程 | 已生效 | 2025生效 | 2023生效 | 已生效 |
| 適用建築類型 | 所有新建/翻修，且 佔地大於1000m2 商 業、工廠、倉儲、停 車場 。2023年七月起，納入辦公建築，且面積 門檻降低至500m2 | 小於250m2 住宅建築以外的所 有新建建築 | 樓地板面積大於500m2 ，且50%非住宅用途的新建建築 |
新建私有建築、翻修後既有建築 |
| 要求 | 屋頂面積 30% 需安裝光電 | 要求裝置量未定 | 30% 屋頂面積需安裝光電 | 至少60%建築能耗需由自發再生能源供應 (公有建築65%) |
整理自SolarPower Europe
簡化行政流程與創造誘因
屋頂光電旗艦計畫另一項重要元素，是要求各國將屋頂光電的裝置申請程序，控制在三個月之內。同時歐盟也將確保所有新建築都適合裝置太陽光電 (solar ready)，讓公部門的審核流程更簡易。並推廣建築內建整合光電 (Building-integrated PV, BIPV)，也就是在新建築的設計中就直接加入光電元素。此外，屋頂光電策略也特別要求各國簡化既有光電系統加裝申請程序，以及透過法規避免公寓大樓共享自發光電的額外費用。
這也代表著未來歐洲建築產業將會朝向結合光電、提升能源效率發展。從2020年開始，歐盟建築能效法規(Energy Performance of Buildings Directive, EPBD)就要求所有新建築必須是近零能耗(Nearly Zero-Energy Buildings, nZEB)。nZEB代表建築除了有極高的能源效率，能源消耗也需要有高比例由建築本身或周遭產出的再生能源供應。而歐盟也已經提案，希望要求2030年後所有新建築都必須是零能耗(Zero-Energy Buildings, ZEB)，代表建築能耗完全由再生能源供應，而屋頂光電是一項重點策略。歐洲建築性能研究所（Buildings Performance Institute Europe, BPIE）也指出，屋頂光電的法令應該與建築能效法規相互配合，在建置屋頂光電時，同時透過屋頂隔熱提高能源效率[5]。這個願景在屋頂光電策略也被提及，但未來如何納入修法細節，則值得再觀察。
建置成本及發電效益是多數屋主投資屋頂光電時的最大考量，因此資金上的配套措施也是屋頂光電策略的重點之一。歐盟要求各國需建立屋頂光電配套框架，配合提高建築能源效率的元素，包含熱泵及儲能系統，以及建築翻修的投資時機，將光電建置成本回收期間降低至10年內。同時，配套框架也需包含國家補助計畫，而歐盟也提供相當多的資金來源，光是REPowerEU計畫下到2027年的光電投資，就預估約260億歐元。
共推屋頂光電設置義務加速臺灣淨零
綜合淨零路徑分析以及歐盟經驗之梳理，便知屋頂光電設置義務對於臺灣能否落實2050淨零排放路徑極具有重要性。且近期面對各類再生能源爭議之時，各界均會強調為何不以屋頂光電為優先推動方向。因此若能通過屋頂光電設置義務條款，對於鞏固再生能源政策的社會正當性將有極高助益。
然而屋頂光電設置義務的推動時機，乃是在今年上半年。再生能源發展條例修正案已進入朝野協商期，而屋頂光電設置義務為被保留之關鍵條文。本文提供下列三大資訊，作為各界討論此議題時參考：
1.若欲邁向淨零，2050年時屋頂光電於臺灣電力結構占比需達到20%以上，若無屋頂光電設置義務，則無法達成此目標。.
2.屋頂光電設置義務為各國加速再生能源之必備政策，歐盟已提出一體適用之規範。
3.推動屋頂光電設置義務時，應結合能源與建築主管機關轄下的政策與資源，如內政部亦訂定2030年起新建公共建築須符合近零碳建築之目標，則此必定需搭配屋頂光電設置義務方能達成。
參考資料：
Bergero, C., Binsted, M., Chia-Wei Chao,Kuen-Tien Chou, Cheng-Cheng Wu, Yang Wei,Yarlagadda, B., McJeon HC., 2021. An Integrated Assessment of a Low Coal Low Nuclear Future Energy System for Taiwan. Energy and Climate Change.Vo1 2, 100022 https://doi.org/10.1016/j.egycc.2020.100022.
European Commission (2022), EU Solar Energy Strategy, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=COM%3A2022%3A221%3AFIN&qid=1653034500503#footnote33
European Commission (2022), Common rules for the internal market for electricity, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A02019L0944-20220623
IEA. (2021). Net zero by 2050. A roadmap for the global energy sector. International Energy Agency.
Milieu Centraal (n.d.), Balancing scheme for solar panels, https://www.milieucentraal.nl/energie-besparen/zonnepanelen/salderingsregeling-voor-zonnepanelen/
Solar Power Europe, (2022), EU Solar Jobs Report, https://api.solarpowereurope.org/uploads/SPE_EU_Solar_Jobs_Report_September_2022_5925da42fc.pdf?updated_at=2022-09-20T14:05:03.808Z
Solar Power Europe, (2022), EU Market Outlook for Solar Power 2022 – 2026, https://api.solarpowereurope.org/uploads/5222_SPE_EMO_2022_full_report_ver_03_1_319d70ca42.pdf
SolarPower Europe (n.d.), On-site solar mandates across Europe, https://api.solarpowereurope.org/uploads/SPE_Note_Solar_Mandates_in_Europe_4103dcc90d.pdf
再生能源發展條例修正案，https://www.ey.gov.tw/Page/AE106A22FAE592FD/f3062802-4796-458f-8e25-f64fadb33ace
再生能源條例初審建物強設光電惹議https://ec.ltn.com.tw/article/paper/1559886
[1]SolarPower Europe (2022): European Market Outlook for Solar Power 2022-2026, https://api.solarpowereurope.org/uploads/5222_SPE_EMO_2022_full_report_ver_03_1_319d70ca42.pdf
[2] European Commission (2022): EU Solar Energy Strategy, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=COM%3A2022%3A221%3AFIN&qid=1653034500503#footnote33
[3]SolarPower Europe (n.d.), On-site solar mandates across Europe, https://api.solarpowereurope.org/uploads/SPE_Note_Solar_Mandates_in_Europe_4103dcc90d.pdf
[4]Climate Action Network Europe (2022), Recommendations for an ambitious EU-wide solar mandate,https://caneurope.org/eu-solar-mandate/
[5]BPIE (2022), EU Buildings Climate Tracker: Urgency to close the buildings decarbonisation gap, https://www.bpie.eu/publication/eu-buildings-climate-tracker-urgency-to-close-the-buildings-decarbonisation-gap/
