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百餘年來的能源支柱——漫談水力發電

2003/12/05 經濟部能源局 點閱人次: 209

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▓撰文:何秀玲

除了燃燒木柴、稻草等燃料外,水力發電是台灣最早開發運用的再生能源,並且在很長的一段時間中,擔任台灣電力供應的主要來源。至今,水力發電在量的部份雖已不能滿足龐大的電力需求,卻仍然具有關鍵的地位。

歐洲在18世紀末,即已開始利用水力發電,世界各國推動電力化的工作,也多半由水力發電開始。利用天然的資源,水力發電無須燃料且能生生不息,技術層次亦在短時間內就已經達到一定的成就,故掌握水力資源並有效運用,成為近代人類文明的轉捩點。

台灣最古早的水力電廠

以我國來說,早在劉銘傳擔任台灣巡撫的時代,就已經打造出第一個水力電廠的藍圖,只可惜劉銘傳後遭清廷撤職,計畫亦隨人而擱置下來。其後清廷甲午戰敗,被迫簽訂馬關條約割讓台灣,日人在進駐後,待情勢稍微穩定,旋即根據劉銘傳所留下的設計,在今日台北縣烏來鄉桂山地區,建立了台灣第一座水力電廠——龜山發電所,於1905年竣工發電,距離劉銘傳規劃的時間僅15年左右。

龜山發電所的裝置容量為500瓩,以今日的供電眼光來看,實在是很迷你,但是卻是當代最重要的建設成就。透過16.5公里長的輸電線路,將電力送進台北市區,供台北市的城內(今總統府周邊)、大稻埕、萬華等三個地區使用,入夜後街頭燈火通明,也將當時台北的生活,帶入一個新的境地。

歷經戰亂與天災,光復後龜山發電所經過修復,更名為桂山電廠,再經開發之後,現在共包括有:烏來機組、粗坑機組、軟橋機組、翡翠分廠等單位,總發電容量達到11萬瓩,是最初規模的220倍,成為台灣北部最重要的水力發電據點,而其近百年的歷史以及台灣最古早水力電廠的地位,更是發人懷古之幽情,同時深具教育意義。

多方向的發展

有了龜山發電所的成功經驗,加上電力的需求漸趨增強,日人開始在台灣計畫性的開發水力發電,其中大致可分為兩個面向,其一是配合地形地貌,將「水利」與「水力」的結合,如桃園大圳、嘉南大圳等,希望藉由水利工程建設,同時達到灌溉、水力發電、土壤改善等多功能的目標,今日的竹門水力電廠,就是一個代表性的建設。

再者則是以闢山蓄湖的大型水利工程,建設大型水力電廠以滿足當時的電力需求,同時成為發展工業的後盾,最具代表性的是日月潭電廠。日月潭原本只是一個小湖泊,在日人分階段築壩設堤,並截取濁水溪流水,由一條15公里長的地下水道穿山越嶺、匯入日月潭後,才形成今日的泱泱大湖風貌。歷經15年的工作,日月潭第一發電所在1934年完成,10萬瓩的裝置容量為當代東南亞地區之冠;其後,又著手興建第二發電所,於1937年完成,利用第一發電所發電後的水再次發電,裝置容量亦達到43,500瓩。

日月潭水力電廠是當代台灣工業的動力心臟,不過這也讓它成為盟軍轟炸的主要目標,致使建設損失慘重。政府遷台後,對於日月潭水力發電的發展不遺餘力,除修復外,更在之後陸續建設明湖與明潭等水力電廠,其中明潭為東南亞最大的抽蓄水力電廠,160萬瓩的裝置容量在世界上也可稱為罕見。

巧奪天工小而美

水力發電主要利用高低落差形成的位能,要達到發電的目的,水利工程當然不可少。無論是日本人用地下水道引水形成日月潭,或是台電公司的明湖、明潭電廠,築壩圍水、挖空山脈,將水道與發電機組藏在青山之中,這些都是非常巨大的建設,所花費的金錢與時間難以計數,對於地形地貌,也產生了永久性的改變。

在宏偉巨大的工程之外,水力發電也可以小而美的方式出現在身邊,雖然發電量不高,但能充分利用到每一分可用的水力資源,同時對於環境的影響較小,台中縣后里圳的低落差示範電廠就是最鮮明的例子。

后里圳是一條灌溉渠道,水源來自於大安溪,其高低落差小,考慮到灌溉的功能與先天的條件,本來不會是水力發電的好選擇,不過在專家精心的設計規劃下,以3.6公尺,一層樓高般的水位差,年平均發電就可達62萬度,發電後的水仍然可供灌溉用途,可說是巧奪天工,將自然資源利用的淋漓盡致。

堅實的自產能源

今日,水力發電佔台灣電力裝置容量的14%,而由於自然資源利用的困難與限制,實際生產量約僅佔電力整體供應的4%左右,但這並不代表水力淡出了發電的行列。相反的,在強調利用再生能源的今日,已具有相當基礎、技術成熟度高的水力發電,仍然是電源開發的重點。

由於我國的水力發電開發甚早,在昔日電力需求和技術水準均無法與今日相比的情況下,改善與增進現有水力發電的能力,應可有效增加水力發電的利用率。另一方面,獎勵開發小規模的水力發電,讓涓滴珍貴的資源都能被充分利用,相信亦會達到可觀的成效。


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