請太陽來煮咖啡

作者: 
文:周家慧 / 本會資深秘書 ; 圖:林雅惠
本會一直以來著力推動節能低碳教育,也嘗試尋求更多可實踐的行動,期盼能讓更多民眾運用在日常生活中。因此,3/18 特別委託「零碳行動有限公司」一同舉辦「零碳教室-自己產電自己用」工作坊,透過任務導向,讓學員學習如何設計與動手組合一套太陽能發電系統,並在學習操作的過程,認證參與學員的太陽能設計建構能力。 
 
工作坊地點選在以能源教育為發展特色的新北市萬里國小。校內每一棟樓屋頂均設有太陽能板,並設有區域監控系統,可以了解哪一棟用電量最多,以採取適當的節能策略。另外,他們還有一間零碳教室,除展示許多有趣的體驗設計與教案,也讓能源教育可以落實在教學之中。
 
行動概念:零碳如何生活化
根據統計,台灣夏季用電量最高的時間點為14:10,冬季為18:30,以尖峰用電量加上備載量,即可得出預估的供電量。目前台灣的發電備載量為16.3%,而核四的供電量為6%,若能透過節能行動省下16.3%的備載量,即可省下好幾座核電廠。
 
「零碳行動公司」的陳揚文執行長認為,透過節能和再生能源的運用,才能達成「零排碳用能」的目標。而且使用再生能源發電的產品也必須貼近生活才有可能持恆。故此,零碳工作坊的設計,便是希望能告訴大家如何根據需求來設計再生能源系統?工作坊的課程分為四階段:
(1)認識太陽能發電的所有元件,元件之間連接的關係與接頭種類;
(2)根據生活的需求來設計系統;
(3)如何根據長久的需求作不同的設計; 
(4)設計與行動認證。
 
發電任務:請太陽來幫忙
這次工作坊的發電任務,就是要用太陽能來煮咖啡!
 
在著手進行系統設計之前,我們需要先認識幾個基本概念,首先要知道要多少伏特(Voltage)才能啟動電器?多少瓦特 (Watt)才夠煮一杯咖啡?要認識發電原理,如何讓光變成電、變成服務。
 
太陽能發電系統的元件包括:太陽能板、充電器、蓄電池、逆變器。使用「太陽能板」將光能轉換成電能,再透過「充電器」將太陽能板得到的電力有效地充進電池裡,在「電池」裡儲存電力,才能穩定供給電力,最後經由「逆變器」將電池直流電(DC)轉成家用的交流電(AC)[見圖1]。
 
圖1:太陽能轉為電能必要的元件和運作流程。資料來源:日本藤野電力,由零碳行動有限公司提供
 
另外,老師也提供了小型的太陽能板,讓大家測試電燈與手機的供電效果。小型太陽能板雖然能讓電燈及手機充電,但因為沒有電池裝置,所以必須持續接受太陽能才可供電,也藉此讓大家更理解這幾個元件的功能以及在發電過程中所扮演的角色。
 
有了基本概念之後,大家要開始動手DIY,一步一步學習組裝太陽能系統的元件,並利用正中午的陽光,挑戰煮咖啡!
參與的學員一共分成三組,每位學員都要從組裝線材與接頭開始,準備好元件之後,再將太陽能板、充電器、電池、逆變器組裝起來,最後將組好的太陽能系統搬到陽光下,等待充電。
 
午飯後大夥搬出咖啡機、磨豆子、接上咖啡機電源,等了一陣子都沒有動靜,老師笑著問大家問題出在哪?學員們仔細檢查了一番後發現,原來咖啡機所需功率為750W,但逆變器的規格只能供給500W的電流,無法驅動咖啡機。透過實際的參與,果然讓大家印象深刻!從接線到組裝系統的過程雖然不難理解,但是要能針對不同電器與需求,考量電壓、供電量等環節,也是能否成功發電的一大挑戰。
 
圖2:大夥滿懷期待的等著由太陽煮出來的咖啡,但是因為逆變器的規格只能供給500W的電流,無法驅動咖啡機。透過實際參與,讓我們明白到要成功發電還需要考量電壓、供電量等環節。
 
系統學習:設計居家的小型太陽能系統
下午的課程則是要讓大家試著設計系統,設計考慮要點為5W1H,包括:
Why:需求與目的,需要量有多少W?多長的時間?
What:要設計的是併聯或獨立系統?各自需要哪些元件?
Where:哪個屋頂位置適合
How much:造價評估、多久回收
When:施工與驗收
Who:後續的使用與維護
 
學員們以萬里國小的太陽能發電系統為範本,試著畫出各元件的規格與關連,以加深對系統設計的印象與理解。整個工作坊的課程,透過實際動手做、學習單的輔助,讓大家循序漸進地理解發電系統,也能進一步思考居家規劃的需求與可行性。
 
回到日常:節能就是發電
工作坊結束之後,還是得思考回到日常生活中應如何實踐。居家設置太陽能系統,仍然有空間與造價的門檻,不見得每一個家戶都適合。因此仍然應先從「節能」著手,節能就是發電。
 
(1)居家能源管理的第一步:看帳單。掌握資訊,藉以進行居家節能策略。
(2)創造能源:住家就是發電廠。台灣現況為集中式電源,低成本但高汙染,透過小型太陽能發電系統,將太陽能直流電轉為家用交流電,逐步減少對市電的依賴,邁向永續的再生能源。
 
工作坊後,大家也一起訂購了多片小型6W太陽能板,希望能跨出第一步,從手機等小型電子用品開始,用太陽能板來充電。同時也在辦公室陽台規劃了綠簾子,希望能增加遮蔭、降低室內溫度,以減少電力的使用。透過各種面向的生活實踐,期望能逐步落實產能、節能的低碳生活。
 
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