風、太陽、水，人類其實早就在用綠色能源，回顧再生能源歷史

再生能源是新的科技嗎？我們發電只能仰賴煤碳、石油、天然氣等化石燃料嗎？其實古代人早就使用風力、太陽能、水力的動能技術，甚至早在近200 年前就用 ... 搜尋 搜尋 環境議題 主題 文章 上一頁 分享 專題報導 氣候 5mins 2021年8月23日 風、太陽、水，人類其實早就在用綠色能源，回顧再生能源歷史 作者：Greenpeace綠色和平 再生能源是新的科技嗎？我們發電只能仰賴煤碳、石油、天然氣等化石燃料嗎？其實古代人早就使用風力、太陽能、水力的動能技術，甚至早在近200年前就用大自然的能源發電！在亟需能源轉型的此刻，邀您一起來認識再生能源的發展歷史 再生能源的議題，如今不僅吸引專業人士，一般的社會大眾也有興趣了解。

在新聞報導中，更有許多環保專家要求當局盡快能源轉型，發展綠色科技，以阻止氣候危機。

全球許多國家，包括歐盟，以開始實施綠色計畫，其中再生能源將扮演關鍵角色。

然而，再生能源的議題在不同的族群出現各種意見，例如：「如果這種能源不會破壞地球，為什麼我們還在使用煤炭、石油和天然氣？」或「我聽說再生能源很貴，這只是綠能企業想騙我們的手法。

」 即使在許多西方國家，早已過了這個質疑的階段，但對臺灣來說，再生能源仍然是屬於比較「新」的概念。

甚至有些人會認為，這種「新科技」還無法證明其有效程度。

真的是這樣嗎？ 新科技？還是被遺忘的舊資源？ 事實上，再生能源是最老且最安全的產生能源方式。

數個世紀以來，自然能源對地球的居民來說，是除了人力和動物勞力之外，唯一的動能來源。

但化石燃料在工業革命期間取代了原有能源，因為這是在文明發展過程中，某種程度來說最能賺取利潤的的方式。

然而，當時鮮少人料想到煤炭、石油和天人氣會在百年內對地球氣候造成破壞。

因此，化石燃料成了定時炸彈，而再生能源在經過數個世紀後，被埋沒且遺忘。

為了瞭解錯綜複雜的再生能源議題，我們可先從它的歷史開始著手認識，並由最廣泛知名的太陽能、風能和水力切入探討，原來人類文明在綠色科技上已有如此進展。

德國黑森林的風電場，光是這三支風機就能產生近10MW電力。

©PaulLangrock/Greenpeace古老能源：風能 再生能源是在我們這個時代之前，就已有的重大發現。

幾千年來，人類不斷嘗試找尋新的動能來源，而人類使用「風力」可追溯到古代時期。

回顧5,500年前，古埃及、希臘和其他文明，人類早已使用帆船，隨後，風車磨坊和自然通風（換氣）系統也開始出現。

風車在東方如中國、波斯等國，已被使用了數個世紀，直至第十到十二世紀，才流傳到歐洲，尤其在現代荷蘭及其他北歐國家中，仍是一個具有象徵性的標誌。

在寒冷國家，使用風力來產生動能，比用水力還有用的多，因為水在冬天會結冰，無法發揮作用。

數百年來，風車的使用都沒有出現重大改變。

直至1854年，哈拉迪（DanielHalladay）發明了可自動調節的風泵，以及在風車旁可自動隨風轉向的系統。

同時，原本木製的扇葉也改用金屬取代。

1887年也是歷史上的轉捩點，這一年全球第一座風力發電機現世。

蘇格蘭科學家布萊斯（JamesBlyth）用它為自己的住家照明，甚至將多餘的電力提供給同一條街的鄰居，但被拒絕了。

從此，他成為世上第一個自主使用風力發電的人。

隔年，美國發明家布拉什（CharlesBrush）設計一座更為複雜且大型的風力渦輪機，也一樣可以為住家發電。

他位於俄亥俄州的公司「布拉什電力公司」（BrushElectricCompany）在1889年售出，並在1892年與愛迪生的通用電氣公司（EdisonGeneralElectricCompany）合併，成立了傳奇的美國工業巨擘「奇異公司」（GeneralElectric）。

在1891至1895年間，丹麥科學家拉庫爾（PoulLaCour）投入發展和改良風力發電技術，至今成為社會中可穩定供應電力的風力發電機，更創造可以為整個鎮帶來光亮的發電廠原型。

荷蘭風車是當地具有象徵性的指標，更提醒人類祖先們早就使用風力動能的歷史。

©TaylaKohler/unsplash.com大約1920年代，法國科學家GeorgeDarier發明了第一座垂直風力機，並在1931年於美國取得專利。

這種風機的葉片與現代的不太一樣，也被稱作「正交式風力發電機」（orthogonalwindturbines）。

而在1930年代，美國科學家JoeJacobs和MarcellusJacobs在明尼蘇達州的明尼阿波利斯市，開啟了第一間小型風力發電機的製造與銷售工廠「雅各布風力」（JacobsWind），如今成為美國製造再生能源器材歷史最悠久的公司。

當時在美國鄉村地區，許多農夫主要將它用於照明。

1941年，世界第一座1MW風力發電機於美國佛蒙特州啟用，它的結構連到在地電網。

直至1957年，「雅各布風力」已在全球賣出30,000座風機。

1973年，也是發展風能的關鍵年，一間石油供應商宣布禁止運輸石油，使油價飆漲，這使眾人對於替代能源升起強大的興趣，並在1980年，全球第一座風力發電廠在美國問世，該廠建有20座風機。

接著，風能迅速發展，在1980年代，美國在「國家科學基金會」及能源局的支持下，針對風力發電進行嚴謹的研究。

在這個時期，建造風機的技術出現了新科技，所產生的電力容量單位達到了MW（兆瓦）等級。

這是透過風機的空氣動力學研究，而達到的成果，也證明了在風力的幫助之下，可以產生大規模的能源。

1991年，全球第一座離岸風電場於丹麥啟用，而英國則座落了陸上風電場。

英國的離岸風電場，在風力發電技術越來越成熟，也越來越普及支下，電價也越來越便宜。

©WillRose/Greenpeace2019年，挪威Equinor能源公司獲得建造全球最大離岸風場的許可，地點在北海靠近Tampena。

這座大型的發電設備，有望為至少450萬家庭提供電力。

大自然的禮物：太陽能 如果風能可以被研發和改良，那麼太陽能則是不一樣的情況。

在過去數十年，科學家的發現大幅度地改變了我們使用陽光的方式。

古時候的人使用太陽光加熱食物，保暖住處與生火。

在第一世紀的約100至400年間，越來越多人使用太陽煮水。

羅馬建築師維特魯威（Vitruvius）在一趟造訪希臘的旅程後，發現他們早就將房屋蓋在南邊，透過太陽光照射牆面，使整棟建築變得暖和，讓他決定將這個想法引進羅馬。

由此，羅馬的浴池得到改良，也是透過陽光加溫。

太陽光的能量不僅使萬物生長，為我們帶來熱能，更成為發電的來源。

©MicahHallahan/unsplashed.com其實我們很難估計人類是從何時開始使用太陽光來產生電力。

如果我們從最源頭思索，法國物理學家貝克勒（AlexanderBecquerel）也許值得探討，他在1839年研究了光線對電解質的影響，過程中也使用了鏡子和鏡片，藉由特殊的溶液（以氯化銀和酸性溶液為基礎），他製造出一顆能夠加溫，也可以產生電力的電池。

但真正的突破是發生在1860年，來自法國的AugustinMushaud預測，未來煤炭將會消耗殆盡，因而發明了全球第一座太陽能系統。

不過，第一位發現太陽能板的人是弗里茲（CharlesFritz），他在1883年創造桌上型的發電設備，使用的是一塊小的鍍金硒板。

一年後，他在紐約為屋頂安裝太陽能板。

位於俄羅斯區域型醫院在屋頂上安裝太陽能板，每年可省下約150萬盧布（約新臺幣56萬元）的電費。

©LizaUdilova/Greenpeace隨後，在現代理論物理的協助之下，人們對於光伏有了更深的認識，使太陽光得以產生電力。

早在1888年，德國物理學家霍爾伐克士（WilhelmHallwachs）將光伏電池的物理原理稱作「霍爾瓦克效應」（Hallwacheffect）。

而僅在7年後，愛因斯坦發表《關於光的產生和轉化的一個啟發性觀點》（Onaheuristicpointofviewontheproductionandtransformationoflight）論文，他解釋光如何透過從某些金屬的原子中，以撞擊電子產生電流。

隨後，他也為光伏提出理論基礎，而這個基礎也有助於未來發展太陽能。

1916年，波蘭化學家柴可拉斯基（JanCzochralski）發明了製造金屬單晶（metalsinglecrystals）的方法。

這成為了製造半導體晶片的基礎，而且至今仍然被使用於電子製造上，包括太陽能電池。

然而，就如您我所知，直至20世紀中期，才開始使用太陽能板。

美國公司BellLabs將太陽能帶入商業市場，1941年，該公司的工程師歐爾（RussellOhl）為第一個單晶矽半導體太陽能電池（monocrystallinesiliconsolarcell）申請專利。

1954年，BellLabs初次開始販售高效矽太陽能電池。

當然，它的效率無法與現代的太陽能板相比，效能僅約6%，但它依然大受歡迎，使太陽能產業開始快速成長。

幾年過後，第一架太陽能太空船誕生，飛越了在倫敦的第一臺車頂裝有太陽能板的車。

8年後，BellLabs為第一座太陽能通訊衛星發電。

在1960年代早期，蘇聯的ZhoresAlferov和HerbertKroemer獨自提案，透過「半導體異質結構」（semiconductorheterostructures）能夠使太陽能板效率大幅地提升。

2000年，他們因此獲得諾貝爾獎。

也許有些人不知道，蘇聯的太空船Soyuz-1成為第一艘載有人類的太陽能太空船。

當時，美國、中國等地正積極地發展太陽能，其中一個動力是因為氣候變遷。

長久的氣候異常不僅影響人類生活，也衝擊全球經濟，促使將能源轉向至太陽這已使用了數個世紀，並擁有許多發展潛力的能源。

天然動能：水力發電 這是一種透過水流產生動能，進而轉化成電力有關的能源。

使用水力能源的歷史，也可以追溯到遠古時代。

大約在公元第一世紀開始，古希臘人開始試用第一座水車來磨小麥。

同一時間，中國也出現了類似的發明。

當然，當時還只是最簡單的水力模式，不過這為現代水力發電科技奠定了重要基礎。

各種形式的水車在全球使用了數十個世紀。

在13世紀，這種技術已經用於製作火藥和鋼鐵，也促使中世紀的歐洲成為軍事界的龍頭。

直至17世紀，水力能源在美國和歐洲的科技革命中，扮演了決定性的角色，它被用於數種產業，包括鋸木廠、紡織業等。

然而，到19世紀時，一切都改變了。

在1827至1831年間，各種重大發現取代了原有的技術。

法國工程師富爾內隆（BenoitFourneiron）發明了第一臺新式水車原型。

而在1831年，英國物理學家法拉第（MichaelFaraday）發現了電磁傳導，並發展成全球第一臺變壓器和發電機，也成為現代發電和電力工程的基礎。

1878年時，科學家嘗試改良渦輪模型，英國科學家兼實業家阿姆斯壯（WilliamArmstrong）統整前輩的研究，建造出全球第一座小型水力發電機。

十年後，1891年，在俄羅斯發明家MikhailOsipovichDolivo-Dobrovolsky針對三相電流傳輸（transmissionofthree-phasecurrent）研究後，一場電能傳輸和水力發電的科學革命誕生了。

這項設計沿用至今仍沒有重大的改變。

位於美國霍利奧克（Holyoke）的水力發電廠。

©AmericanPublicPowerAssociation/unsplash.com第一次的高壓三相電流電力傳輸，出現在法蘭克福的一次展覽中。

現場安裝了一座水池，以液壓泵和Dolivo-Dobrovolsky的引擎為動能，這是當時全球最強力的三相感應馬達（three-phaseinductionmotor），而電氣化的現代史也隨之逐漸展開。

1913年，奧地利機械工程教授卡普蘭（ViktorKaplan）發明了「卡普蘭水輪機」，這是一種螺旋槳型，可使用多種葉片的渦輪機。

後來，透過海洋潮汐轉為能源（tidalenergy）的演變，也是個巨大突破。

1966年，全球第一座潮汐發電廠LaRance於法國開始營運。

重拾發展再生能源 再生能源形式多元，科技也在不斷進步，是取代化石燃料、降低碳排的好選擇。

©PaulLangrock/Greenpeace再生能源擁有悠長的發展歷史，但是一直到過去十年，才演變成對全球抗氣候危機的轉型方案。

過去數十年年，化石燃料企業強勢地佔據您我的生活，更破壞了我們唯一的地球環境。

綠色和平支持綠色能源轉型，呼籲加速淘汰高碳排的化石燃料能源，並普及再生能源，這不僅是為了減緩攸關您我及下一代的氣候變遷，也是為了維持製造產業的出口競爭力和經濟發展。

在全球越來越視氣候變遷為危機的現今，減少碳排、發展永續能源已是各政府及投資界高度關注的議題，許多跨國企業更提出100%使用再生能源、綠色產業鏈的目標。

臺灣其實具有再生能源的發展潛力，需要您我一同推動在地政府與企業投注資源，作出更永續的選擇。

邀請您關心氣候與能源轉案，將訊息文章分享給親友、支持能源轉型的政策，一起督促執政者作出更好的選擇，為未來世代打造宜居、平安的家園。

延伸閱讀： 參考原文：Wind,sunandwater-thehistoryofgreenenergy（綠色和平俄羅斯辦公室） 比您想得更好？釐清再生能源10大迷思 想支持再生能源？想購買綠電（綠能）？身為公眾您可以這樣做 再生能源有哪些？太陽能、風力、水力、地熱、生質能，5大種類一次看懂！ 勢不可擋的第三次工業革命，將再次翻轉能源 相關文章 2022年8月12日 氣候 專題報導 地球內建的碳捕捉技術！認識動物界「儲碳高手」，一窺自然的神祕機制 2022年8月3日 氣候 專題報導 什麼是綠色投資？靠投資能夠拯救地球？投資人該如何避免「漂綠」陷阱？ 2022年8月2日 氣候 新聞稿 極端高溫鬧停電，台電最新報告證實工業用電增長成缺電危機！綠色和平建議工業用戶發綠電 2022年7月21日 氣候 專題報導 電價調漲誰受影響？幾度電算用電大戶？漲價是發展綠電和經濟轉機 捐助支持 捐助支持