電子報
臺灣為達成2050淨零轉型目標，已展開能源及產業轉型等策略，推動發展小水力、微水力發電等清潔的再生能源。小水力發電的定義各國尚無統一之標準，依據我國經濟部能源局《再生能源發展條例》，「小水力發電」係指利用圳路或既有水利設施，設置未達二萬瓩(KW)之水力發電系統；如再進一步細分發電容量，100瓩以下則稱為「微水力發電」。小水力發電(Small Hydro Power, shp)多裝設在河川流動處，提供經濟且對環境影響低的可再生能源，目前技術相當成熟、可靠且維護成本低，使用壽命可達20~30年(Natural Resources Canada, 2005)，對於無法供給電力的偏遠地區是一理想選擇，本期電子報將介紹小水力發電在不同地區的實際應用及未來推動發展方向。
以裝置於河川處的典型離槽式小水力發電系統為例：
1. 於河道設置取水口或堰，將河水分流
2. 設置運河或管路將上游分流的水輸送到人工蓄水池(如圖1.~圖3.)
3. 人工蓄水池先進行水質過濾，避免雜質進入壓力管內造成堵塞
4. 透過壓力管路將水輸送到下游發電站
5. 發電站內有設置水輪機，可將水流位能/水頭差轉化成為機械能，再驅動發電機，將其轉換成電能(圖1.、圖2.、圖4.及圖5.)
6. 發電站內設置負載控制器來提供穩定的電力
7. 將尾水排放至原本河川/溪流中
8. 將電力通過電力傳輸線傳輸到目的地
近年來世界各國均有應用小水力發電於提高生產及推動社區發展的成功案例，例如巴基斯坦的SARHAD農村支持計畫，透過建造小水力發電，改善開伯爾-普什圖省的馬拉坎專區，原先無電可用的生活樣貌。小水力發電的開發協助當地麵粉廠、麵包店、裁縫店等商家擴大產業規模，並創造就業機會，有效改善民眾經濟條件，如圖6.。
多明尼加共和國則透過小水力發電的建造(圖7.)，除解決農村貧困人口的需求，同時減少民眾砍伐木材作為燃料以保護環境。這些小水力發電總裝機容量超過1.4兆瓦(MW)的清潔能源，並為超過5000個家庭提供更可靠的電力供應。此外，在尼加拉瓜、尚比亞、剛果、帕米爾高原等均有類似的案例。
水力發電需透過上下游水位差來進行發電，建造時常造成魚類無法遷徙，因此在設備中設計一運輸系統，可讓魚類由尾水端進入塞子空間，並透過注水讓水位上升至上游水位後，再行開啟上游閘門讓魚類游出，如圖8.。
此渦輪機特別適合在缺乏水位高差的地方使用(圖9.)，僅需最少的土建工程和維護成本，即可透過渦流系統提供穩定、對環境影響小且具有成本效益的再生能源。
Smart Hydro Power是一家總部位於德國的環保工程公司，開發了被稱為“會游泳”的小水力設備(圖10.~圖11.)。浮動渦輪機隨水流工作，只要有水就能夠作用，不需要基礎設施，也不需要獲得水權同意。
以巴拿馬為例，隨著近年來電力需求的增加，巴國政府積極推動可再生能源，透過政策訂立來鼓勵替代能源發展，特別是在小水力發電部分。相關政策如下：
1. 廠商採水力發電方式所產生之電，如低於10兆瓦，其所賣的電不收取任何費用
2. 採用水力發電所產生介於10兆瓦到20兆瓦的電，在十年內首批所生產的10兆瓦的電免收費
3. 進口設備的財政豁免
4. 對低於10兆瓦的水力發電給予財政獎勵，並且以原始投資的25%來獎勵每年減少二氧化碳的排放量
隨著政策的鼓勵，可看到小水力發電近年增加的幅度超過太陽能跟風力發電(圖12.)。
1. 小水力發電在前期投資費用雖然較高，但其使用壽命較長，投資者可獲取長期發電所帶來的利基。
2. 小水力發電非常適合在多山、降雨量豐沛的地區，以日本為例，對於具備高落差、水量穩定的溪流、河川皆可以利用裝設小水力發電設備來獲取電力，值得台灣效仿。
3. 在高落差裝設水輪機，可透過上升魚梯的設計，既可節省裝設空間，又可解決魚類遷徙問題。
4. 參考國外案例，透過立法及獎勵措施，邀請廠商投資小水力發電於電力缺乏但有開發潛力的偏鄉地區，既可促進當地民眾就業機會，並可讓當地居民自主管理，或協助其發展透過小水力發電所帶來的乾淨能源，協助其開發其他特色商品，將可獲得更高的利益。
5. 開發替代能源已是現在進行式，像小水力發電所產生的乾淨再生能源，不僅可提供電力，並符合聯合國倡導的永續發展目標。
6. 開發小水力發電將不再只是硬體設備的裝設，更要朝綠色小水力發電的目標發展，才可降低對環境的衝擊。
1. LIU, D., LIU, H., WANG, X., and Kremere, E., eds. (2019). World Small Hydropower Development Report 2019: Case Studies. United Nations Industrial Development Organization; International Center on Small Hydro Power. Available from www. smallhydroworld.org
2. Natural Resources Canada. (2005) An Introduction to Micro-Hydropower Systems., Natural Resources Canada.
