許耀升(馳品設計執行長)
最近媒體報導的毛伊島野火慘案令人痛心不已,但更令人擔憂的是毛伊島其地理條件完全和台灣相差不遠!對一個即將步入高溫無冬天的台灣島嶼而言,如未來條件也達到了同毛伊島相同的點火原因時,實在完全讓人無法想像其災情是否會更甚於毛伊島如今!
對於全球最近氣候加速的炎熱、災情又大量極端化的情況,各國專家仍是完全無解的狀態!眼看著投機浪潮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,筆者以自己觀察到狀況提供目前全球的失控點在哪裏?
很多人認為太陽能板像光合作用,但其實太陽能板並無吸熱反應,所以它無法取代植物在大自然界的地位!在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!
而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這兩種,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,所以太陽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,是因為電燈的光子並沒攜帶熱能所以室內只亮不熱,及下雨天時太陽光的熱能會被烏雲所吸收走,剩下一些光子還能繼續地前進到地球表面上。
所以太陽能板會加速地球的暖化?首先我們先來複習,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。
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!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),所以太陽能板又叫光伏板,是屬於內光電效應的一種。
然後前面有說太陽能板只吸收光子的能量,但不吸收熱能,所以想像一下當太陽光在光子的帶領下抵達地球時,照理還會有30%陽光在光子帶領下被反射回太空去,但當太陽光熱的光子被吸收掉時,那剩下的30%熱能會在哪裏?
「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。在依存模式裏,能量僅只能在質量上去運動作功,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。所以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!
學校物理課我們都學過,地球所存在的漫長歲月裏,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去,其餘的太陽能則大多被雲層、海洋和陸地所吸收。但當人類發明了太陽能板後,大量本該被反射出地球的太陽光被吸收走了光子;本該由雲層、海洋和陸地所吸收的太陽能被太陽能板所截走,只剩沒了光子且無處可去的熱能散布在空氣中。
太陽能板非乾凈綠能,是兩面刃,它雖吸收光子提供了電能讓人類使用,但卻不吸熱而使熱能殘存在大氣層裏,加速了地球氣候的暖化!雖然科學家僅表示主要的肇因是石化燃料所導致溫室效應,間接導致地球的溫度愈來愈高,但太陽能板直接的熱廢能對地球加溫,其實更甚於碳排放上在氣候變遷上的影響!
目前最近幾週與幾個月,人們已經看見氣候暖化帶來的災難性影響,各地極端的局部性大雨使水災頻頻,土耳其與希臘、夏威夷毛伊島的野火、到中國的洪水,都被歸咎於是暖化所帶來的結果。但未來全體人類日常可能最該擔憂的,是最近新出現的阿米巴原蟲感染個案事件,因為這恐將常態化及擴大化!
阿米巴原蟲其實散布在我們的環境週遭,光已知的種類就超過40種以上,其中的福氏內格里阿米巴原蟲,有個可怕的名稱叫食腦變形蟲,也是台灣最近戲水感染致死的新聞元凶,它喜歡溫暖的環境,多半生存在約46℃的溫熱水中。在氣候未暖化的時代下,人類社會並不會與這種病源體有所交集,但在如今氣候、氣溫開始上升的活躍下,很多前所未聞的超級細菌將開始和人類日常生活圈發生了交岔點,這亦包含了曾被冰凍在南北極數百萬年前的史前病菌,它們一旦融化復活,所有人類皆對它們沒有抵抗力。
但這並不是代表著要反對於發展太陽能科技!而是聰明的人類更應該正確去使用這項發明,才不會變成自己打開了潘朵拉的盒子!我們應該呼籲著各國政要,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。太空太陽能的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!至於對於我們自己所創造出的大量熱廢能議題,自己要怎麼彌補呢?還是一句老話:多種樹吧,至少它能吸熱,還能防止土石流呢。
圖:夏威夷拉海納遭野火肆虐。(達志影象)