屋頂上的太陽，到底能不能？

2022/10/25 | 文 JJP潘冀聯合建築師

儘管世界各地為尋求節能減碳的方法祭出種種手段，非常遺憾的，燃煤電廠排碳量依然在2021年創歷史新高，年增8.5%，預期今年還會攀升。

台灣再生能源緩步上升，目前占總發電量6％。從JJP潘冀聯合建築師執行的新建案與偏鄉扶貧經驗中，我們發現台灣大部分的屋頂，因為互相遮陰而未能獲取足夠陽光、有效發電，更常遇到太陽能躉購（「躉購」為再生能源保證收購制度）下缺乏饋線容量的狀況，導致裝了再多太陽能光電板，台電也收不了。

太陽公公的能量雖然源源不絕，但我們的技術與政策該怎麼走，才能把免費陽光用好用滿？

建築物整合光電板，這樣做最節能

隨著光電產業發展及減碳意識抬頭，太陽能發電在全球已是一項被廣泛使用的發電系統。在建築物上裝置太陽能板發電的設計，普及率也逐漸提升。太陽能發電亦是近年被廣泛探討的「低碳建築」乃至於「淨零碳建築」目標下，一項關鍵的建築碳中和手法。

以位於美國西雅圖，由Miller Hull Partnership事務所設計的布利特中心（Bullitt Center）為例，建築體具備太陽能發電、自然通風照明、廢水過濾、有氧過濾⋯⋯等多項先進的節能設計。

它所創造的超低建築能源密度（EUI=16），搭配575片太陽能板所組成的屋頂，在陽光充足的夏季，太陽能發電甚至「供過於求」，除了能夠自給自足外，還能將使用結餘的電能輸出回公共電力系統，成為當地一座小型發電廠。

再來看看JJP設計的台達美洲總部，基地位於加州弗利蒙特（Fremont），建築設計以「淨零耗能（Net Zero energy）」為目標，不僅提高自產的太陽能光電板之效能，盡可能降低能源消耗，還善加利用其他再生能源。

舉例來說，空調系統透過地源熱泵，鋪設147公里的雙向輻射熱交換管線，使得全年無需開冷氣，就節省60%能耗；而電梯節能管理將回收能源重複利用，省下了30～50％能耗。作為總體控制的綠能智慧化管理中心，對於全棟建築的能源使用提供靈活調度，調配夜間散熱，也讓總體能耗再降25％。

即使屋頂滿布太陽能光電板，同時採用台達自行研發的高效能轉換逆變器，但是關鍵在於建築物的能耗管理表現優異，只有傳統商辦的10％能源耗損，才有機會讓自家屋頂的太陽能發電「供過於求」。

太陽能板的技術，除了設置在屋頂的屋面型模組外，近年也出現可以與建築物其他設計語彙整合的系統。

華盛頓大學生命科學大樓（Life Science Building at University of Washington），由Perkins＋Wills事務所設計。定睛一看，它的玻璃帷幕牆外垂直的片狀裝置，實際是兼具垂直遮陽板功能及發電功能的太陽能板。

不同於過往大眾所認知的深色太陽能板，這種太陽能發電模組的特性，是以類似薄膜網印的方式貼附於垂直玻璃板上，因此不會因為顏色過深造成視覺衝擊，亦可保有使用者從室內看向窗外的視覺穿透性。

擁有足夠的日照面積與時間，才能有效提高太陽能板的發電效能。除了屋面之外，以地景建置的方式，例如公共建設的機房設備空間、停車場等，都是能夠整合太陽能板的建置區域。甚至延伸地景到牆面，將立面型太陽能板延伸為建築物的表情，也是善用太陽能發電的方法之一。

老宅舊屋得先解決自己的問題

老宅裝設太陽能板，有哪些問題要克服？

太陽能板的平均使用壽命約為20年，依據內政部房屋稅籍統計資料，全台住宅平均屋齡31年，意味著目前台灣的住宅大多是老舊房屋。面對人口老化問題，舊屋改建或裝設電梯更顯急迫，更勝裝設太陽能板的議題。

再者，裝置太陽能板需要的金屬構架與五金配件，皆涉及既有的屋面增建，如果便宜行事，選擇耐候性不佳的材料，不到5年就需要更換維修，又是一大筆拆裝費用。

經濟部能源局於今年6月提出《再生能源發展條例》修法草案，其中提到：「新建、增建及改建符合一定條件之建築物，應於該建築物屋頂設置太陽光電發電設備。」

倉儲、畜舍、學校等建築類型，因屋頂面積較大、樓層數較低，且屋頂較少設備，此建築類型較有機會發揮太陽能板之效益。但集合住宅占地面積小、樓層高，屋頂面積扣除機房、水箱、配送水電設備管線後，往往所剩無幾，屬於草案中「受光條件不足或其他可免除情形」者，即使建置也不符效益。如果還要增加太陽能板鋪設面積，就得將腦筋動到外牆材料、窗戶玻璃、景觀車道等設施上。

違建終歸是違建，不會因為裝太陽能板就合法化

有些人擔心自己屋頂違建，或是同棟樓其他違建因申裝太陽能板被查報。現階段地方政府為推動太陽能，將建築管理與經濟發展分開，讓再生能源設置更快速。但屋頂違建終歸是違建，並不會因為新設太陽能板申請核准，建築物權狀就多了一項，使用執照面積自動增加，違建終究不會自動合法。

對於既存違建，各地方政府提出不同的設置方式申請，一般包含結構分立、結構共構、設備安裝等3類。

「結構分立」是讓太陽能設施支架固定於合法建物結構體，較不設於屋頂既有違建；「結構共構」則是在違建的結構上增搭支架，讓太陽能設備的重量傳遞到違建上。而「設備安裝」則是直接鋪設在違建屋頂。

對民眾而言，癥結都在既有違建一旦拆除，已經安裝的太陽能拆或不拆？以直接鋪設來說，設置成本最低，卻最有可能面臨不到20年就得拆除重置。違章建築管理仍需護及整體市政發展與公共安全，不該為了倉皇推動再生能源而失去立場。

生產、運轉與回收的下一哩路

生產具更高效率的太陽能板，並減少製程污染物一直是業界努力的目標。目前的太陽能板發電效率不到30％，但再等下去，也等不到最高轉換率與台電最高躉購費率的時機。

「躉購」雖是推廣期的再生能源發電保證收購制度，民眾拿到錢當然滿是喜悅，也別忘了這是傾國家之力，扶持再生能源的高昂代價。

觀察這幾個月歐陸爆增的電費，過去德國太陽能板安裝要20年回收，如今3年就回收了。現階段，國內仍要持續解決台電饋線容量的電網問題、多元供電措施與儲能調度。

而民眾對於再生能源之所以「無感」，主因是電價便宜、攤提時間長，公私部門都沒有「如臨大敵的危機感，」令公共建設與建築物內的節電儲能推動相當吃力。面對新能源時代，我們很需要全民動起來！

https://esg.gvm.com.tw/article/14797