地球越來越熱 太陽能板是主因！／許耀升

許耀升（馳品設計執行長）

媒體一直在炒作氣候加速炎熱、災情大量極端化情況，但完全無解！看著台灣浪潮只對太陽能板的吹捧迷思、大量建設，但又無解目前真實環境情形，筆者將觀察到目前全球失控點在哪裏？提出分析。

首先我們來複習，什麼是太陽能板的光電效應？愛因斯坦主張，光的能量並非均勻分布，而是負載於離散的光子，而這光子的能量和其所組成光的頻率有關，這個突破性的理論不但能夠解釋光電效應，也推動了量子力學的誕生。

通常把在光的照射作用下，物質材料中若是電子逸出其表面形成光電流的現象叫做外光電效應。相對應的，把在光照射的作用下，物質吸收了光子能量並激發自由電子的現象稱為內光電效應。太陽能光電效應又稱光生伏打效應（英語：Photovoltaic effect），是屬於內光電效應的一種。

若金屬裏的電子吸收了一個光子的能量，而這能量大於或等於某個與金屬相關的能量值，稱為這種金屬的逸出功，則此電子因為擁有了足夠的能量，會從金屬中逃逸出來，成為光電子，也就是光電效應。

太陽從自身星體散發出去的太陽光是包含了太陽光子的能量及熱能，光子本身是波粒二象性，既是能量也是粒子，而熱能是純能量，所以光子可以帶著熱能一起到地球，我們打開室內的電燈及白天下雨天仍會覺得天空仍是亮的，是因為電燈的光子沒攜帶熱能及下雨天太陽光的熱能都被烏雲所吸收走了，只剩下一些光子還能繼續前進到地球表面上。

然後前面有說太陽能板只吸收光子的能量，但不吸收熱，這應該是大家現在都已知道的常識吧，所以太陽光能沒有了光子，剩下的熱能在哪裏？

「在各種化學反應中，不會發生物質質量的損失；在所有物理變化中，沒有能量損失。」——亨利·恩菲爾德·羅斯科爵士

上面這段話就是我們宇宙中的一個基本鐵律：能量守恆定律，所說的意思就是，能量不會無緣無故的產生，也不會憑空消失，一定是從一種形式轉化為了另外一種形式。當太陽光子被太陽能板吸收後，熱能並不會消失，最後它能去的地方只能是大氣層！

現在的地球越來熱了，南極與北極的冰河融化，海水慢慢變高，越來越多的強烈颱風，越來越多的地方開始森林大火、開始沙漠化，在全球暖化下，極端天氣事件日益頻發，全球陸繼傳出熱浪、暴雨、洪災、野火等異常災難！近日來，全球都陷入一種高端炎熱的氣候當中，雖然科學家僅表示主要肇因是石化燃料所導致的溫室效應，這包含了汽車燃油廢氣、工廠排放廢氣、燃煤發電耗能、畜牧業的碳排放量…等，使大量二氧化碳聚積於大氣層的狀況下，間接導致地球的溫度愈來愈高，因聖嬰現象所引起的大海異常增溫、熱穹現象所導致的熱空氣凝聚、北極暖化改變的高壓體系，才會近年讓各地氣溫愈來愈熱的關鍵。但這也僅僅是對地球的一種慢性自殺，遠遠還比不過全球興起的太陽能板浪潮對地球的致命一擊！

太陽能板又叫光伏板，它會使地球加速暖化的原因，可以用依存模式來解釋。在物理學上，我們都知道地球因為陽光照射使大地萬物能夠崛起，而太陽散發出來的熱能是藉由光子來傳遞。在依存模式裡，能量僅只能在質量上去運動作功，不管是光（光子為玻色子，具有粒子性與波動性，因波粒二象性特性所以能傳導）、電和熱還是射線，都需要粒子作載子才能傳送，所有能量在運動過程中若沒有介質載體的話，能量就不會轉移。

地球所存在的漫長歲月間，太陽熱能會在光子的帶領下抵達地球，而大約有30%的太陽能又會在光子的帶領下被反射回太空，其餘的太陽能則大多被雲層、海洋和陸地所吸收。地球自42億年前形成海洋開始，大地的生物圈就主要以產氧光合作用為主，植物靠著光合作用充分使用著太陽光的恩惠，光合作用主要是依賴葉綠素作為反應中心的感光色素，吸收可見光譜中的紅色和藍色波段，也因不吸收綠光，因此呈現綠色，並以此將水和二氧化碳轉換為碳水化合物和氧氣，對地球大多數生物來説，這個過程是賴以生存的關鍵。在地球上的碳循環上，光合作用也是其中最重要的一環！

而所有化學反應之進行，皆需由外界供給能量才能進行，稱為「 吸熱反應 」。 如植物將二氧化碳及水合成醣時，需要太陽熱能；若沒有太陽熱能，則二氧化碳和水無法合成醣，故光合作用就是一種 吸熱反應 。但太陽能板不同，太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，幾乎以半導體物料，例如矽等製成的薄身固體太陽能電池組合，太陽光電的系統只會單純吸取太陽光子產生電能，但並不吸熱，所以任何的太陽能板皆需散熱裝置！由於太陽能板沒有需求活動的部分，故它可以長時間下操作而不會導致任何損耗，頂多僅是薄膜太陽能電池會有光衰退的現象而已。

所以光電發電下，太陽光能的光子被吸收走了，那熱能在哪裏？依存模式下，熱能僅只能在可依存的質量上去運動作功，也就是當地的大氣層體系。所以大量的熱量長期累月的吸附在大氣層內，大氣層的溫度會越來越高，一般地球的大氣、海洋和陸地吸收的太陽能每年大約是3,850,000 EJ，植物光合作用獲得的生物質能每年大約3000 EJ。但在一年之中人類的太陽光電產能，是從開發取得的所有在地球上不可再生資源的煤、石油、天然氣、和鈾都相結合的總能源的整體2倍之多，其累積生成的熱廢能副產品更是無形中的龐大！大家可能會自我安慰道，地球的大氣層循環系統會自己慢慢吸收掉這些人類產生的熱廢能，但光是2021年全球大氣溫室氣體的平均濃度就高達416.4ppm， 較2020年還上升了2.4ppm，這是地球4百萬年以來的新高指數，如今一年比一年更加劇烈的自然災害，新聞一次比一次慘烈的悲劇報導，這些都是地球已在發出承受不了的警訊！

根據政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最新報告指出，2千年以來大氣層的溫室氣體濃度與地表均溫都呈現穩定、微幅跳動的自然變化，直到1750年人類世以後才開始急遽且單向的上升。到了2021年平均已經升溫1.2度，過去地球地表升溫1度要5000年的時間，結果現在只要短短百年，而預計未來5年內就會突破1.5度的門檻！人類光電發展的歷史自從第一個太陽能電池在1954年誕生在美國的貝爾實驗室開始之後，太陽能產業的爆發成長就以新綠能之姿大肆在各地興起，至2014年太陽能已經能在全球主要市場達到電網平價，截至2021年，太陽能產生的電力更佔世界電力4%， 除了陸上風能，目前被認定最便宜的均化能源成本就是各國公用事業規模的太陽能產業了，但代價是多到無法散去的熱能依存在大氣層中，這是政府、財團不會告訴你的事。

我們以台灣為例，據中央氣象局測站資料顯示，台灣平均氣溫在自1911 – 2020年就開始上升了1.6度，高於全球平均！21世紀初夏季長度增加約120-150天，冬季則縮短為70天，近年來更縮短至20-40天，到未來台灣甚至將不會再有冬天。這是因為與目前台灣政府全力推行的太陽能再生能源政策有關，台灣經濟部發布的2019年資訊中顯示，太陽能光電於再生能源發電量在台灣已躍居第二，近年來，政府持續推動台灣綠能發展，像是2016年通過「太陽能光電2年計畫」、2019年再修正《再生能源發展條例》，尤其在中南部等擁有較長日照時數的地區，許多農地主、工廠主，都在「種電」自用或售電給台電，以及太陽能光電建設業者開放一般民眾認購的商業模式，在這種全民運動浪潮下搭配台電的躉購制度，是台灣的太陽能會快速發展之主因。截至2022年9月數據統計，台灣的太陽能光電發電量在2022年已累積有7643GWH，已佔了所有再生能源的44.4%了。執政黨積極從法規面、政策面更加速台灣綠電發展，目的就是希望往2050年淨零排放的目標前進，但這代表著以前的台灣在夏天時站在樹蔭下就可以乘涼，但現在的台灣不論你站在太陽底下的任何一棵樹下，你還是會熱到寧可躲去室內吹冷氣。

不斷暖化下的地球，除了在整個地面生態面臨加溫外，其實對於隱藏在海洋底下的潛藏危機，更甚於電影明日過後的災難情結！黑潮大蛇行持續4年9個月創日本觀測史最長紀錄，以及大西洋環流恐怕將崩潰消失，都是給予人類的一個警訊！黑潮大蛇行的原因，其實就跟陸地上河流會彎曲的原理一樣，地上的河流彎曲主要是兩岸河水的不同流速造成的，水流在不同流速下是依照曲線流動而會變得彎曲。而大黑潮是來自熱帶溫暖海水區域帶往寒冷的北極海域的暖流，當溫度大增下的海洋洋流在加劇擾動下，會使快速經過的黑潮變得更彎曲、更難以預測。而海洋的洋流加劇擾動下，也使大西洋環流開始去減弱甚至消失，這除了使美國東海岸、歐洲部分地區海平面上升、以及進一步危急亞馬遜雨林與南極冰蓋以外，美國的東南部颶風形成將是更為頻繁、熱浪溫度是更為致命，亦影響到遠方數十億人口的非洲、印度、南美降雨量減少，異常的乾旱使得田地缺水、農作物歉收、能源供應短缺及多人中暑身亡，甚至飛行中的鳥類因脫水而掉落地面的新聞。

最近幾週與幾個月，人們已經看見氣候暖化帶來的災難性影響，各地極端的局部大雨使水災頻頻，土耳其與希臘的野火、到中國的洪水，都被歸咎於暖化所帶來的結果，但這遠遠比不上最致命的是尚未出現的「大海嘯」！因為人類的城市建設並不會因為海平面上升而去內遷，能做的只有繼續築高堤防、加蓋排水系統，但如今氣候變遷下的海洋洋流已經比以往的洋流更為劇烈擾動，也就是現在如果發生一次海底地震或火山爆發，其能觸發出高度達1英里（大約為530層樓）的巨大海嘯的機率會是越來越高，這如同是大自然對人類的反撲，在歷史上任何文明的發展，都證明過是經不起一次這樣大浩劫的。

但難道這代表著我們不該去發展太陽能科技嗎？並不是！答案在於，我們應該要在太空外去發展太陽能，而不是在大氣層內去發展太陽能。這樣散逸出的熱能，只會被其它光子帶走而不是被空氣所吸收。把衛星射向太空讓太陽能板在外太空去吸收陽光，這並不是什麼黑科技，其實各國對於太空太陽能發電的發展技術早已經在如火如荼地中的進行，只是未來這將會是競相發展、誰先領頭的問題而已，所以這並不是可不可行的問題，只是想不想行的問題罷了！而且至少好處是可以不受自然環境及天候狀況影響和深受日照時數限制，也不會佔用地表與農搶地，還蠻划算的。至於我們人類自己創造出的大量熱廢能議題，自己要怎麼彌補呢？我只能說：多種樹吧，至少它能吸熱，還能防止土石流呢！（照片屏東縣政府綠能專案推動辦公室提供）