本校校園節能減碳 五年有成

機械與能源學系 丁慶華教授

　　本校蘭潭校區處北緯23°28’、東經120°29’，位於阿里山山脈與嘉南平原的交界，坐落於蘭潭與仁義潭兩座水庫間的盆地。東西邊由兩座水庫所造成的山林區盆地地形，使校園綠意盎然、氣候宜人、非颶風難以侵入，而緯度近北回歸線，讓校園全年享有較長的日照時間，而校園及其後山成為嘉義市民的登山、健行與休憩的好去處，為校園大自然加分，本校自98年起致力於節能減碳的校園改善，並獲得教育部認可為18所「綠色大學」之一，且榮獲經濟部100年度「節能典範」績優學校，為大專校院唯一獲此肯定者。
　　本校推廣校園節能，且致力經營綠色的校園，然節能還是需要消耗能源方能維持正常的大學功能；因此，本校近年來除持續進行綠節能外，也同步持續開發再生能源，再生能源在使用過程中不會排放溫室氣體，這可以讓學校在運作時，大大減少對石化能源與核能發電的依賴，減少大自然的負擔。
　　蘭潭校區因近北回歸線，日照時間長，故迄今建設有四座太陽能發電設備；因地處山區盆地，為善盡水土保持之責，已施作多處滯洪池，收集盆地山區雨水，為校園添增一景觀池外，所收集的雨水做為校園灌溉之用；精緻農業為我國農業的發展方向，發展精緻農業需發展設施農業，如溫室與網室栽培，由於本校在蘭花研發上技術卓越，因此設置有太陽能環控的花卉溫室，作為溫室栽培的節能示範之用；我國的農業已達機械化經營，可見到農機在田間如汽機車在都市街道上一樣排放廢氣，這些廢氣足以汙染農作物，增加食物的健康風險，緣此，本校承接農委會之委託研發電動農機，以中耕機為切入點，中耕機用於栽植後淺土壤管理，更是設施農業的主要農具。
　　校園內的太陽能發電系統由經濟部能源局補助興建，分別坐落於行政大樓的發電量為65.09kWp、圖資大樓的112kWp、與綜合教學大樓得30kWp，此三系統裝設於各大樓頂，能提供大面積遮陰，減少室內空調電力之需求，並進行最大功率的發電運作，由於接受政府補助建置，故所產生的電力無法以高價售給台電，而是併入校園內的低壓電網，直接提供校園內用電，減少向台電購電。

　　另一座58.88kW設置於園藝技藝中心的蝴蝶蘭種原溫室，本系統特色不在進行最大功率發電，而是結合蘭花生理條件進行最佳化的環境控制，因此本系統的總發電效率較低，但是會有整體性的最佳化能源使用效益。系統根據溫室內溫度進行太陽能板仰角操控，當室內溫度高時，太陽能板會有較大的仰角，以自然對流方式排出室內熱空氣，並同時啟動室內冷卻水循環；當環境溫度低時，降低太陽板仰角，並藉由太陽能熱水與熱泵系統進行室內環境加熱。

　　以最早建置的行政大樓65.09kWp系統，建設經費為768萬元，於98年11月竣工進入商業運轉，迄今逾4年的運轉，總發電量已達341,157度，累計節省電費約為113萬元。本系統運轉迄今，已減少211,517kg二氧化碳的排放，約相當於栽植136,453m2的樹木。本系統扣除轉換損失後，約有45kW可併入校內電網，可供給45套桌上型電腦用電。
　　諸如太陽能這類綠能的一般使用架構，乃將所產生的綠能加以儲存，或是利用綠能作為日常用電。本校在電力與太陽電能的電能管理上，在基於創造最高的經濟效益，也就是藉以降低電費的支出。本校與台電訂定有購電合約，契約電費根據用電尖峰與離峰時段進行計價，尖峰用電時段恰為日照最強的上班時段，樓頂的太陽能板適時提供有效的遮陰，減少建築物內因熱傳損失所增加的空調用電，併入校園電網的太陽能發電雖不足以提供全校區的需求用量，但可以減少尖峰時段向台電的購電量，降低本校電費支出，並減輕台電在白天用電尖峰時段的發電負擔，有效降低二氧化碳等溫室氣體的排放。
　　本校區有多項設施將離峰的低電價電能進行儲能待白天時使用，如此，尖峰時間將待太陽能發電注入校內電網，減少高電價的支出，而夜間以較低的價格向台電買電。圖資大樓的儲冰式空調系統進行夜間製冰，待日間再用冰水進行大樓內的冷氣循環；蝴蝶蘭種原溫室的太陽能節能系統進行熱水的加溫或冷卻水的降溫循環；蘭潭校區地幅廣大，校園各單位總計有27輛700W的電動機車作為單位間的交通代步之用，以節省單位間的交通時間，充滿電可行駛30-40公里，充電需時6-8小時，可發揮其夜間充電儲能的角色。
　　本校有豐厚的農業基礎，在這強調環保、節能、與無毒農業的年代，自應對農業發展盡份心力。精緻與設施農業的發展，讓具備結合整地、施肥、覆土與除草多項功能的自走式中耕機廣見於田間、溫室、與網室。傳統中耕機採用汽柴油引擎，所排放的廢氣會造成溫室效應，也含有有毒物直接汙染農作物，因此本校特研發電動中耕機，具備除草及鬆土的功能，可進行2段速度的調變；中耕機採用3kW直流無刷馬達，一次充電時間約5個小時，與引擎中耕機相比較，電動中耕機無油路管線，具備容易清理及免保養、按鈕式啟動容易、適合室內外設施，無廢氣汙染問題且燃料使用成本低。無論是室內外農業，均是日出而作日落而息，夜間剛好是電動中耕機好好充電的時候。
　　我國運輸部門的二氧化碳總排放量約佔12%，其中公路運輸約佔整體運輸部門的80%，而汽柴油引擎也是都市空氣汙染的主因。本校以節能車為平台，以本校研發的再生能源系統來供給節能車動力系統，研發分為車輛運動之機械設計和動力系統應用兩大主軸，機械設計方面主要以輕量化之底盤設計及低風阻碳纖結構設計與製造。所研發的節能車依能源種類區分有如下的性能：
省油車：以汽油動力系統為引擎，每公升汽油可行駛550公里以上。
電動車：動力系統可以為插電式或由本校或本系太陽能充電站供應電力；1個12V-4Ah的鉛酸蓄電池可以車速40km/h行駛1小時以上。
燃料電池車：以燃料電池為動力，進行燃料電池之熱流控制，以提升燃料電池使用效率，20公克的氫氣可供應本車行駛60公里以上。氫氣可利用太陽能發電或是離峰電力進行製造，提升整體的能源使用效率。