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不只屋頂,牆壁也能發電?日本公司推出綠能新建材,SONY、Canon 等大型企業皆響應

2020.04.08
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環境資訊中心/文:宋瑞文(2020 年 3 月 12 日)

有鑒於太陽能市場的競爭激烈,許多廠商鎩羽而歸的同時,不少同業也陸續開拓新的領域,創造獨特的利基。去年底,日本大成建設與鐘化集團攜手合作,推出耐用年限達 30 年以上的、用於大樓外壁的太陽能板建材,相較於屋頂建材的同類產品,拓展了新的應用範圍,成為業界的焦點。

據官方說明,產品的開發背景,源於日本企業越來越重視環境、追求永續;加上日本多天災,重視災難應變機制,看重再生能源可獨立發電的特性,因此太陽能等再生能源設備也日益受到重視。

然而,因為一般公司屋頂面積有限,使得太陽能板(一般太陽能板或屋頂型太陽能板)的鋪設遭遇瓶頸。為此大成建設把自家的零耗能建築(Zero Energy Building,簡稱 ZEB),做為外壁裝設的太陽能板的實際驗證場所,在兼具設計感與發電效率的前提下,開發新的太陽能產品。

既然要做為建材,自然得跟上一般建材重視的耐用程度,為此產品耐用年限提高到 30 年以上,超過一般太陽能板的水準。在轉換效率方面也並駕齊趨,達到世界最高的 24.37%。

除了耐用,建材的另一項常見要求、美觀,也是不能不講究的部分。以往部分建材型的太陽能板,會因為電極線的存在而影響外觀,這次在設計上則加以避免。又,一般大樓的外壁,時有透光、採光的需要;因此設計不透光與透光兩種款式,後者可以取代一般窗戶,拓展應用範圍。

在台灣,因為車站等部分公共設施也有裝設太陽能板的關係,民眾遭遇太陽能板的機會並不算少,但許多人仍然陷於迷思,認為太陽能在一般建物只是聊備一格,不足以影響大局。

不過,像大成建設這樣,經過零耗能建築 ZEB 的實際驗證就不同了。ZEB 的簡單定義為「淨電力收支小於零」(用電量減去發電量小於零)。參考上圖說明,一般房屋(圖左)原本的用電量為相對大的黃色區塊,經節能設計後,用電量縮減至相對上小得多的黃色區塊(圖中),再減去太陽能板的發電量(圖右),為零或小於零的話,即為零耗能建築。

在太陽能等再生能源的襄助下,零耗能建築基本上不需購買來自大型電網的電力,能大幅降低住宅用電的需求。2014 年日本政府就已經決定實現與普及 ZEB,希望在 2020 年時,做到新設公共建築 ZEB;在 2030 年時,做到新設建築 ZEB。可以想見的是,ZEB 若能日漸普及,太陽能板的份量也隨之水漲船高。

誠如前述的產品開發背景,在政策推廣之餘,民間企業的響應也超乎預期。以 100% 使用再生能源為目標的國際環境倡議 RE100,在引入日本之後,獲得 SONY、AEON(日本最大零售通路)、佳能、松下等大型企業的迴響。去年 10 月,不同於 RE100 的資格限制,日本民間自發性地成立中小企業版本的 RE Action。理所當然地,在資格的認定上,可以計入自家太陽能板的發電。

今年初,日本太陽能協會舉辦 2020 新春交流會,業界政界 300 人齊聚一堂。據報導,協會代表理事菅原公一勉勵業界,在提高競爭力,讓太陽能在成本效益上與其他電源並駕齊驅之外,還可以開發新的用途與市場。菅原公一同時也是鐘化集團代表董事會長,在政府補助日漸退場或縮小的趨勢下,鐘化集團的這項產品,顯然察覺到了日本能源局勢的變化。

全文轉載自環境資訊中心,原文標題:屋頂不夠用沒關係 日開發新太陽能建材 突破瓶頸

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德國學者從建築找到全球暖化的新解方——以木頭造屋取代鋼筋水泥,有望一年吸收億噸二氧化碳

社企流/編譯:陳星穎

以木頭作為建築材料並不是特別新鮮的事情,人們建造木製房屋已經有數百年的歷史,然而當牽涉到永續發展的議題時,「全木構造建築」可說是最先進的技術。

人們有可能在促進環境友善與開採森林資源之間取得平衡嗎?專家表示,永續森林的管理是最基本的工作,而如果世界各地在使用木頭作為建材時都能納入此觀念,新建的木建築每年甚至可以儲存多達 7 億噸的二氧化碳。

在德國的波茨坦氣候影響研究所(Potsdam Institute for Climate Impact Research),有一群專家深入研究木建築作為碳匯(carbon sink)的可能。他們在 1 月 27 日將論文發表於《Nature Sustainability》期刊中,其中提到天然碳匯(例如森林)能夠吸收並捕獲大氣中的二氧化碳,而在世界人口與城市建設都漸趨增加的緊要關頭,木建築或許能夠作為此刻必需的碳匯。

根據專家預測,全球的人口在 2050 年可能會超過 95 億,其中 7 成的人口將生活在城市環境中。對此,波茨坦研究的負責人 Galina Churkina 指出,人們對住宅和商業大樓的需求將持續增長,如果不改變建築房屋的材料,水泥和鋼鐵的生產將會持續衍生大量的溫室氣體。

就現況而言,水泥作為二氧化碳排放來源之一,其排放量佔全球 8%,這樣的量體甚至超過航空燃料(2018 年,航空燃料佔全球二氧化碳排放量的 2.4%)。學者說,如果人們繼續使用鋼筋混凝土作為建築原料,這些原料所累積的二氧化碳排放量可能會在 2050 年達到全球的 1/5,若我們不希望全球暖化的升溫程度超過 2 度,就必須將排放量控制在這個範圍之內。(同場加映:當氣候變遷預言成真,「碳棄世代」如何邁向不需嘆氣的未來?

為了在 21 世紀中之前達到零碳淨排放的目標,人們需要降低碳排放量,同時建立碳匯來抵消無法避免的碳排放。根據波茨坦的研究論文所述,當今最廣泛使用的建材(例如鋼筋混凝土)幾乎沒有碳封存的能力,而屹立數十年的建築物,其實可以是長期儲存二氧化碳的機會。這個「機會」就在木建築之中,特別是所謂的大型木材,它們通常由層層疊疊的小木板組成,並且被用來建造牆壁、地板和屋頂。一棟用層壓木材製成的 5 層樓住宅,每平方公尺可以儲存 180 公斤的二氧化碳,其儲存量為天然森林的 3 倍。

Churkina 和團隊的研究想像了大型木構造建築在未來 30 年的 4 種應用情景:

  1. 一切照舊,其中大多數新建築是用混凝土和鋼建造的,只有 0.5% 是木建築
  2. 在所有建築當中,10%為木建築
  3. 在所有建築當中,50%為木建築
  4. 90% 的新建築用木材建造,這將使得工業水平較低的國家也跟著改用木材作為建築材料

以上所有選擇都會吸收二氧化碳,而只要木建築越多,二氧化碳的封存就越多。學者們表示,就算是最低的情景,每年也能儲存一千萬噸的二氧化碳,而最高的甚至會達到近 7 億噸的儲存量。

然而,這些環保效益也取決於木材的來源,以及建築壽命結束時的木材耗損狀況。研究論文的共同作者 Christopher Reyer 提到,若要大幅增加木材的使用量,保護森林免受濫伐及各種威脅是基本的工作。

為了滿足所有大型木構造建築的需求,人們可以採伐更多的木材,並同時採伐軟木、硬木樹種以及竹子。此外,木建築的構造設計也不容忽視,當木建築壽終正寢時,部分零件應當能重複使用或回收,學者們樂見建築拆毀後所剩餘的木材被賦予新的使用價值。

值得注意的是,在學者調查的所有國家之中,有 2/3 的國家在 2010 年所採伐的木材其實比森林生長的木材還少,換句話說,在永續造林的前提之下,這些地方的資源都還有開發的空間。很可惜地,目前所有被砍伐的圓木都僅僅被當作燃料使用,如果人們將其用途改為大規模的木建築原料,碳排放所造成的影響將能更進一步地減少。

回過頭看,要將所有建築轉換成大型木構造建築畢竟不是容易的事。學者坦言,為了達成此目標,建築需要新的規範,工人需要重新培訓,製造的技術也需要變得更多元。此外,一旦大型木材的需求增加,確保森林永續的相關法規、遏制非法砍伐的規範、森林地區居民的維權等等也都是不可忽略的工作。儘管如此,學者仍舊相信,只要能讓對環境友善的有機建材逐步取代鋼筋混凝土,所有的努力都會是值得的。

「在我的想像裡,沒有比木建築更安全的碳儲存方式了,」論文另一位共同作者,同時也是波茨坦氣候影響研究所榮譽所長 Hans Joachim Schellnhuber 呼籲,「在險峻的氣候挑戰下,如果人們能把木材加工成現代建築材料,同時精心控管採伐狀況,人類將可以在地球上建立一個更安全的家園。」

核稿編輯:李沂霖

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