文：洪端珮
近年来，太阳能科技的进步使技术成本不断降低，太阳能电厂兴建完毕后，产电过程靠的是免费的太阳能，使得太阳能发电成为单位电价最便宜的电能，是不容小觑的新兴市场。然而，有人指出太阳能板在製造过程中会产生大量的汙染、还可能产生土地与水资源的消耗，这又是怎么一回事呢？
事实上问题的答案，取决于不同的製造技术。
太阳能的使用规模，可以分成「自给式屋顶太阳能」（rooftop solar power）和「公共太阳能电力」（utility scale solar power）。太阳能技术则分为以下两种：
太阳能板（solar panel） 聚光太阳能热发电（concentrated solar power, CSP）我们熟知的太阳能板为屋顶太阳能，分布在住宅或大型建筑的屋顶，可以自产自用或卖给电力公司，回传到电网系统。
屋顶太阳能板的好处是自产自用，将传输过程损耗的电力降到最低，但有自行安装的费用。
公共太阳能电力则透过其中任一种技术，组成大规模的太阳能发电厂，以量制胜。因为电厂盖好之后，生产电力几乎不需要成本，因此能产生非常便宜的电力，传送到使用端使用。
其中，聚光太阳能热发电从最传统的技术──透过单个盘状镜面反射集中光源到光热转换器──进展到目前最新的技术，可由千百个镜面，将光源集中至一种耐热到摄氏1000度的盐类储热容液。
因此即便太阳下山，储热溶液仍可以将储存的热能透过涡轮发电，产生便宜且乾净的电力，成为不受昼夜影响的太阳能发电技术。
太阳能板最核心的结构是「硅晶圆」，也就是电子产品内所需的半导体。在纯化硅晶圆的过程中，会使用具有危险性的化学物质，如盐酸、硫酸、硝酸、氟化氢、丙酮、三氯乙烷等。依照纯化的程度不同，会产生不同等级的硅晶圆。
而太阳能板使用的硅晶圆所需的纯化程度，普遍低于电子半导体产品的标準。这些化学物质大部分会被重新利用，无论是製造太阳能板用的硅晶圆，或是的经济命脉电子半导体产业。当废物被合法的处理和重新利用时，便可有效地控制可能的环境与健康影响。
除了废弃物处理之外，太阳能电厂在土地与水资源方面的消耗成本，也值得讨论。屋顶太阳能板无需佔用额外的土地空间；然而公共电力规模的太阳能发电厂，依据光照强度、地形与技术不同，需要不同面积的土地，可能与其他土地利用竞争。
在地狭人稠的，土地的有效利用更为重要。以太阳能板电厂来说，每小时产生100万瓦的电力，需0.03～0.1公顷；聚光太阳能热发电厂产生每小时100万瓦电力，需要0.4～0.16公顷的土地。这样的土地利用与产电效率相比，约是燃煤电厂的两倍、核能电厂的100倍。
此外，若利用工业废弃土地、废弃水泥矿业用地的方式，建造太阳能发电厂，也可以减少与其他土地利用的竞争。
太阳能板发电过程中不需要消耗水资源。然而聚光太阳能热发电厂如同所有藉由热能为电力的电厂，需要水作为冷却使用。水量的提取和消耗与电厂设计、冷却技术有关。太阳能电厂依技术比较，聚光太阳能热发电使用的水量大于太阳能板，并且与其他核能发电、燃煤厂使用的水量不相上下。
聚光太阳能热发电若使用「乾式冷却系统」，与另一种「循环式湿式冷却技术」相比，可以减少大约90％的水量使用。然而乾式冷却系统效率较低，也较为昂贵。虽然降雨丰沛，但降雨季节分布不均、地势陡峭，需要更有效率的利用水资源。
「聚光太阳能热发电」的冷却技术 乾式冷却系统：用水较少、效率较低、较贵 循环式湿式冷却技术：用水较多、效率较高、较便宜 能源往往没有完美的答案，但随着研究的进步，我们逐渐可以比较各种不同能源的优缺点，根据我们想要追求的目标和环境条件制定能源发展政策。
回到最原始的问题，为什么要发展再生能源？燃煤所产生的空气污染与心肺血管疾病密不可分，燃煤厂造成的空气污染，导致着名的1952年的伦敦烟雾事件，造成1万多人死亡。白天看不到太阳，路上能见度只剩1公尺，交通系统几乎瘫痪。
此外，类似事件还有1948年的多诺拉事件、与1960年的四日市哮喘等等。空气中超标的硫氧化物，可能造成急性呼吸道疾病致死，而PM2.5则造成慢性的心血管系统疾病与癌症。
虽然现阶段已有可以有效过滤废气的技术，但无论是国家和电厂，在维持成本、收益的平衡之下，发电厂往往持续排出固定的有害气体。燃煤的火力发电厂除了会产生有害气体，碳排放也是第一高。化石燃料如石油、天然气虽较少硫化物等有害物质，但发电过程排出的二氧化碳仍是再生能源的百倍以上。
二氧化碳作为温室气体导致的气候变迁早已是全球议题，极端的气候造成经济与人命损失，迫使国际组织决议改变能源结构。困难的是，现存的电厂、投资商和对既有市场的依赖，使得肉眼看不见的空气污染及其造成的慢性伤害，更容易被忽视。
太阳能电厂随着日照强度产电，作为日照丰沛的亚热带国家，烈日当空时产生的大量电力不仅能供应夏日生存必备的冷气用电，更是国家能源独立、环境健康议题的解套。
延伸阅读 非核家园下一章：2030再生能源翻倍，2035燃煤归零 台电当「绿电大盘商」，对再生能源市场是福是祸？ 为什么再生能源真正的停电风险不是炎热的夏日，而是春季与冬季？