沙漠的地理位置，一直是太陽能發電廠發展的首要之地，目前全球的十大太陽能發電廠都是位在沙漠或乾旱地區。多年前，英國有一名物理學家 David MacKay 提出一項議題，引起了人們注意，他說若在撒哈拉沙漠 1 萬平方公里範圍內去興建太陽能電廠，就足以為全世界提供電力。2018年《科學》期刊更刊布了多國學者的模型推算，指出在撒哈拉沙漠興建風能和巨大的太陽能農場，其發電量足足可達到目前全球的能源需求 4 倍之多。
「撒哈拉沙漠太陽能發電」的計畫看似完美，不過實有疑慮，隔年另一篇論文就發表指出若在撒哈拉沙漠大規模發展太陽能會對全球氣候有負面影響。反對的科學家們擔憂，雖然太陽能面板可吸收大部分陽光，但也只有一小部分，約15%~20%的入射能量會轉化為電能，剩下的能量會變成熱量重新返回環境。且太陽能面板通常顏色很深，因此會比地面吸收到更多額外能量，反而降低原有地面生態環境的返照率，而這些熱量最終都會回到環境。這跟現在南北極的冰層會反射陽光產生返照率，但卻因為海冰逐漸融化，反而使更多顏色較深的海水露出來，使得大氣層和海洋吸收到更多的太陽光熱同樣道理。
英國權威的自然雜誌旗下Communications Earth & Environment（CEE）於2024年年初就發表了一篇研究文章，指出假設在撒哈拉地區鋪設大範圍光電廠，會造成地表的輻射吸收增加，使當地氣溫升高，這個異常會通過大氣和海洋環流去影響其他地區。瑞典隆德大學地理系研究員陸正遙博士指出，我們需要發展再生能源來去解決目前全球的溫室氣體排放速度，但是這並不是意味着對於再生能源產生的影響性可以完全去忽視，有時想降低地球溫度的良好善意，最終可能會起到相反效果。從原理來說，太陽能板會吸收輻射，地面本身若比太陽能板亮，它就會去改變到地表的輻射平衡，從而影響到局地氣候，但重點是太陽能板是深暗色，光電也只有在半夜時刻才不會打破平衡；另外就風力發電而言，它也同樣會起到了一個類似於障礙物的作用，同樣也會影響到局地風速和近地面的湍流。
該研究團隊做了不同覆蓋率的理想化實驗，比如在撒哈拉地區覆蓋光伏太陽能5%、20%、50%情況，在繪製的模型中能夠顯示出，當太陽能發電規模達到了撒哈拉沙漠總面積的20%時，就會開始觸發到回饋迴路，使沙漠當地的溫度升高1.5°C，若是覆蓋率為50%時，溫度則會升高2.5°C。而這種升高的溫度是會透過大氣和海洋運動散佈到全球，使世界的平均溫度也開始提高！陸正遙表示，如果這個覆蓋率減少到5%的話，對全球影響就不是特別顯著，但若是光電發展茁壯到能夠改變到全世界的全部電力結構，則所裝置的太陽能板規模越是龐大，對於重新散發的熱量就越會透過大氣的流動而去重新分配，對氣候產生區域甚至全球性重大影響。
而其中的影響之一就是降水。研究報告指出，與高反射率的沙漠地土壤相比，較暗色的太陽能面板發出的熱量，會在陸地和周圍海洋產生更大溫差，最終降低地面氣壓，導致潮濕的空氣上升並凝結成雨滴。模型預測，太陽能板會使撒哈拉沙漠降水增加50%，而風力發電也會造成同樣的影響，且降雨量都會增加一倍。當降水增加，最後很可能會將撒哈拉沙漠變成鬱鬱蔥蔥的綠洲，影響大氣、海洋、土地，改變全球整個生態系統，而這個預測，目前已經在發生中！
2024年9月開始，大量的暴雨侵襲了撒哈拉沙漠，兩天就下了超過平常的年平均雨量，最終導致洪水氾濫，使位於阿爾及利亞的Sebkha el Melah湖泊開始積水。從NASA公布的衛星照片可以看到，8月時湖泊仍是一片黃色乾地，但是一個月後已經形成了一個巨大湖泊。希伯來大學講師摩西•阿爾蒙（Moshe Armon）計算，截至目前為止該湖泊其面積已達74平方英哩、水深達2.2公尺，期間若沒有新的降雨，這些水量需要一年時間才會完全蒸發掉。另一名專家則表示，湖泊的重現更是「罕見、幾乎沒有文獻紀錄的現象。」
但這不是件好事，因為代表著目前全球水循環正在失衡中！聯合國世界氣象組織（WMO）近日發布一項最新報告，指出氣候變遷正在導致全球水循環失去平衡狀態，乾旱和洪災會變得更加嚴重，全球超過50％的集水區正在偏離正常，不是太乾燥就是泛濫成災，世界氣象組織呼籲各國建立更完整的水文監測資料，並加速建置自然災害的早期預警系統。而沙漠變綠洲、冰川正在消失，這會使溫暖的空氣可以容納更多水分，於是在某些地區能看見破紀錄的暴雨越來越常發生，但在另一些地區，由於氣溫上升，水分從地表蒸發增加，當地土壤會變得更加乾旱，成為了威脅人類生存的旱災。像是非洲南部及巴西就遭遇到嚴重旱災，但也有些地方是洪災肆虐，像巴基斯坦就因為洪水導致將近2000人死亡，800萬人流離失所，中國則是自今年以來，各地就一直洪災不斷、多個村落滅頂。但人類過往對於所居住環境的當地水資源真實狀況知之甚少，各國政府皆有其必要對於各地河流流量、地下水、蒸發、土壤濕度和水庫流入量等資料，進行更全面與詳細的監測。
也許有人會問，就算真的因為太陽能發電廠造成了撒哈拉沙漠的溫度上升，那也是撒哈拉沙漠地區，對於其它地區例如台灣等地方，蓋了這麼多的光電廠，到底會不會產生氣候上的影響？
其實這問題，陸正遙博士早就在前述的文章中已明確指出：「當改變了地表的輻射平衡下，就會影響到局地的氣候！」陸博士在研究項目裏就發現到，撒哈拉地區是對於放置太陽能廠的最敏感區域，因為這裡是全球最大的沙漠地區，它本身的地表返照率就非常高，所以如果在那裡兒做了一些輻射平衡變動，它就會產生到全球性的影響。但他們也同時模擬了澳大利亞的太陽能發電廠，也同樣發現到澳洲的光電發展會對英國的氣候去產生影響，但因為這些區域的返照率沒有撒哈拉沙漠那麼高，所以輻射平衡上的改變會比較小，也就是相應於對全球的影響上比撒哈拉地區小了一個量級而已，但卻不是完全沒有。
我們知道當太陽照射下，大量的熱會累積在太陽能矽晶板上，這會影響到發電效率，所以當太陽能板的溫度每上升 1°C，效率就下降 0.3%。在酷熱的太陽底下，若矽晶板的溫度達到約 80°C時，反倒會比一般室溫下時之發電效率更降低了15%，所以這使得任何的太陽能板皆需要散熱裝置。很明顯，太陽能板的光電循環其實與地球本身生態循環完全不同，太陽能板僅為暴露在陽光下便會產生直流電的一種發電裝置，而大自然界的任何的化學反應之進行，則是需由外界來供給能量去產生動能，稱為「 吸熱反應 」。這包含地表上所有植物的光合作用、雲層、海洋、冰層、沙漠和陸地吸收陽光之循環體系等，地球所有生態循環皆需要吸熱反應才能進行。但人類為了鋪設更多的太陽能板，去砍樹伐林、遮蔽湖川水泊，反而犠牲了更多的原生物種及生態所擁有的吸熱反應數值！當這些減少的光合作用及吸熱效應，及沙漠、冰層融化所減少的反射，和增加了深色海洋的吸熱面積下，那麼因此所增生出的熱能，會去哪裏？
愛因斯坦在光電效應理論中就指出，當太陽能板吸收光子的能量時，會激發出自由電子，也就是所謂的光電子，但產生光電子的能量僅只與光的頻率有關。光具備有波粒二象性的特性，所以它能以光子的介質形式去傳遞著熱能在宇宙間光速前進，在依存模式裡，能量僅只能在質量上去運動作功，不管是光、電和熱還是射線，都需要粒子作載子才能傳送，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。而光電效應裡，提高光的頻率就是在提高光量子的能量，而更高能量的光子，就能從光電板打出更高能量的電子，但若只是提高了光的照射強度，則只是單純去增加量子的數量罷了。當陽光照射到光電板，只有具備高能量的光量子會被吸收並彈出光電子，但也會使得被吸收的光子身上所攜帶的熱能，同時亦被彈出至大氣層或導熱至光電板上。這就是太陽能板對於當地的返照率之影響，因為光電板會使陽光反射率降低並釋放餘熱，讓原本生態間的輻射平衡整個被打破。
太陽能板只吸收光但不吸熱的特性，會在大氣層中產生熱廢能問題。這些被反彈到環境之中的熱，容易被周圍空氣所吸收形成熱空氣，熱空氣會上昇至大氣層的上空，形成一種像高壓的熱穹頂，這就好像鍋蓋一樣，使熱循環在裏面一直循環，熱穹頂不但會阻礙了鋒面使水氣流變得異常，更會對當地氣候環境形成熱島效應，所以太陽能源本質上其實並不乾淨。既然如此，那關於台灣在電力政策的議題上，到底該朝向使用核電還是使用光電，其實等於就是五十步笑百步的概念….。
根據台灣電力公司財務報告顯示，台電至今累積的鉅額虧損相當驚人，當明年核三廠的二號機也除役後，2025年台灣將正式進入無核家園，但未來台灣電價只會有漲不降的壓力。執政黨面對再生能源的比例一直拉不上去，這使台灣經濟不只面臨缺電及電費調漲的危機，更重要的是還有一直降不下來的高碳排火力發電，工商業界開始擔心台灣產業的競爭力，將會在缺電和高電價、高火力發電的三害夾殺下逐漸流失自身優勢。但反觀於國外，微軟、亞馬遜和Google等各大科技公司，都已經開始轉身擁抱核能，曾經受過核災事故的美日兩國也都開始反轉態度對核能發展釋放出善意。
光電之路並非不可行，但是它必須適度有為。太陽能產業就正如同現在電動車產業一樣，都是時下最新興的熱門科技新寵，人們對會它們推崇並寄予厚望，但夢想是美好的、現實卻是骨感的。再熱銷的電動車也逐漸被一一戳破國王的新衣，多起致命的電動車自燃事件開始引起了全球人民的緊張，各國都強力設法對電動車進行規定及防堵，很多公共場所甚至民間的地下停車場也已對電動車發起了禁停令風波，連一向對氫能車發展認為是愚蠢行為的馬斯克，也不得不放下身段，決定終止製造電動車，讓特斯拉開始研發「氫燃料車」！因為在真相的面前，脆弱的理想永遠是不值得的，未來將是氫能車的時代，不是純電動車的時代。
撒哈拉沙漠蓋光電廠會升高溫度的研究報告是科學家們對太陽能光電所開出的第一槍，但絕對不會是最後一槍。後面還會有更多的科學家及學者們開始陸續投入關於對太陽能光電和環境之間的相關研究項目，太陽能源到底是不是真正的綠能？它的真實面貌遲早有一天會赤裸裸的展現在人民的面前。
台灣在電力的政策上，可以堅持地選擇在光電的道路上繼續走下去，但這條路會越走越小。因為太陽能的發展其實是有著其逆鱗或者說不可侵犯的瓶頸範圍存在，也就是「20%時會觸發到回饋迴路」，但撒哈拉沙漠並沒有都市，也就是沒都市熱島的問題，所以撒哈拉沙漠地區是單純蓋到滿20%的光電板面積，就會開始觸發到回饋迴路，使當地溫度升高1.5°C。而台灣是一個正在逐漸旱化的島嶼，平均氣溫自1911年起就開始上升了1.6度，高於全球平均，台灣又地小人稠，還有嚴重的都市熱島效應現象，所以不要說20%，大概全台的光電板鋪設面積一旦達到5%時都會觸發到強烈的回饋迴路，使各地的溫度開始上升。
1852年石油被開採提煉出來時，人類進入了工業時代，但如今的石化產業如過街老鼠、眾人喊打。1948年核子反應爐首次在美國田納西州發電，人類邁向核子時代，但核電廠事故如寒蟬效應般人們唯恐避之不及。可是人類文明發展史上，本來就沒有完美的能源存在，在當下的時空背景條件，銜接的新能源都有其當時的歷史價值在世界舞台發光。而面對著如今的全球暖化危機，核能發電所擔任的階段性任務其實還並沒有結束，它仍然必須負起延續人類文明發展的重要使命，直到未來新的、更好的能源去接替它。對於台灣執政者而言也是同樣，此時此刻若堅持廢核並等待其它再生能源慢慢發展起來，那這條路只會走的特別艱辛、特別不會為人民所諒解，不但與全球主流共識偏離，而且可能等終於看見這條路已經走到盡頭時，才發現台灣也早已失去了能跟全球競爭的籌碼與本錢了。
馳品設計執行長 許耀升
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