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工業技術研究院

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再生能源五大關鍵 打造臺灣永續新未來

日期:2019/12/02

 左起為工研院資訊與通訊研究所副所長程瑞曦、電網管理與現代化策略辦公室副主任王人謙、電網管理與現代化策略辦公室技術長盧展南、工研院院長劉文雄、電網管理與現代化策略辦公室副主任劉志文、電網管理與現代化策略辦公室主任周怡君、工研院材料與化工研究所副所長賴秋助及工研院量測技術發展中心副執行長彭國勝。
左起為工研院資訊與通訊研究所副所長程瑞曦、電網管理與現代化策略辦公室副主任王人謙、電網管理與現代化策略辦公室技術長盧展南、工研院院長劉文雄、電網管理與現代化策略辦公室副主任劉志文、電網管理與現代化策略辦公室主任周怡君、工研院材料與化工研究所副所長賴秋助及工研院量測技術發展中心副執行長彭國勝。

臺灣能源有 98% 需靠進口,發展再生能源是必經之路。近年來,在全球氣候暖化衝擊下,各國也紛紛降低對石化燃料依賴度、積極發展再生能源;國際大廠等也開始要求下游的供應鏈廠商使用綠電,如此一來,也直接影響臺灣廠商出口之國際競爭力。

面對此一不可忽略的情勢與國際趨勢,臺灣訂出2025年再生能源占比20%的目標,為了讓再生能源併網後能夠維持電力系統的穩定發展,需透過智慧電網、儲能系統、需量反應等機制來共同努力。再生能源占比中,太陽能為臺灣最大的綠電來源,為促進國內太陽能產業發展,工研院發展出多項對環境友善的循環科技,從太陽能板的回收、增加老舊電池的可利用率等課題,展現工研院從太陽能回收、設計、測試、發電,以及儲能系統等五項關鍵技術的全方位解決方案,以循環科技、國際驗證的實力,希望幫助太陽能產業再升級,打造臺灣永續新未來。

工研院長劉文雄表示,臺灣在發展再生能源要具備五大關鍵,第一,掌握國際趨勢。發展再生能源已是國際趨勢,歐美日等各國也將再生能源當成未來重要施政目標,透過獎勵與強制性規範雙管齊下,扶植再生能源產業競爭力。臺灣許多大企業也積極採購綠電或是自行建置再生能源電廠,顯示再生能源不再是選擇題,臺灣應急起直追,不能置身事外。第二,發展再生能源不能靠單打獨鬥、首重凝聚共識。必須人民、政府、產業三個角色相互合作,缺一不可。政府打造良好產業的投資環境、法規、政策;產業配合政策發展完整綠能生態鏈;人民了解綠能重要性,給予最大的支持與後盾,有了共同目標理念,這樣才能讓臺灣再生能源蓬勃成長茁壯。第三,仰賴延續性的再生能源政策。因為打造綠色家園並非一蹴可幾,再生能源政策推動上必須將眼光放長放遠,做好短、中、長期藍圖,才能讓臺灣走在對的道路上。第四、勇於克服再生能源供電間歇性的技術挑戰。臺灣可透過強韌的電網系統、快速反應的電力機組與儲能技術等方法來因應,積極找出解方。第五、攜手產學研建立完整綠色能源生態鏈。這個生態鏈涵蓋學術研究、產業應用、技術研發等,特別是技術研發需跟產業結合一起投入,才能茁壯再生能源競爭力,進而促進經濟成長。

根據工研院 IEK Consulting 估計,全球太陽能市場規模將從今年的1,179億美元,到2021年將成長至1,368億美元,成長幅度逾16%,根據行政院主計總處統計,太陽光電去年底總裝置容量已超越水力發電,躍居再生能源之首,至今年4月底為止達 312 萬瓩,年增 53.7%,占整體再生能源總裝置容量比重高達47%,成為臺灣再生能源發展的主要推手。

這次發表的技術充分展現工研院從太陽能板回收、設計、測試、發電,以及儲能系統等五項關鍵技術的全方位解決方案。包括讓太陽能模組可回收再生的「太陽能模組資源化科技」、從太陽能模組製造源頭導入循環科技概念的「易拆解太陽光電模組循環新設計」、提供國際檢驗標準的「太陽光電測試實驗室」、以及利用室內微弱光源發電的「染料敏化電池技術」、讓新舊電池可以互相搭配的「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」。

此次展出的關鍵技術包括以下五項:

太陽能模組資源化科技-打造太陽能模組回收示範線,讓回收效益翻倍
隨著政府推動再生能源政策,國內太陽能模組裝置量持續大幅增加,太陽能板設計壽命約20至30年,為及早因應未來必將發生之爆量廢棄問題,工研院開發「太陽能模組資源化技術」,佈局傳統模組(已裝置)高值回收技術,提升傳統太陽能板廢棄後之材料回收價值,這項技術將廢棄太陽能模組透過拆解、破碎、分解與綠色濕法有價金屬提取技術,讓廢棄太陽能板可以回收再生,預估回收資源化效益可從6億元提升到12億元。同時,工研院為了推動廢棄太陽能模組的循環經濟效益,也與產學界合作成立「臺灣太陽能模組資源化產業聯盟」,希望透過組織聯盟整合太陽能產業上中下游及循環體系能量,搶攻國際市場。

易拆解太陽光電模組循環新設計-製造源頭端導入循環科技,讓太陽能板達到近封閉循環的永續目標
既有的「太陽能模組資源化技術」主要是從廢棄端找出回收價值,而工研院新型的「易拆解太陽光電模組循環新設計」則是從太陽能模組製造端,就以易拆解之循環經濟思維導入新材料與新結構設計,讓新型太陽能模組從生產起就考量到後續之資源循環與元件回用。新型易拆解太陽能板,除提升原有發電特性外,汰役廢棄後,更能完整提取高純度銀、矽晶片與玻璃板,大大提高太陽能循環利用價值。

「易拆解太陽光電模組循環新設計」本年度已完成可行性評估與材料測試,明年起在經濟部技術處支持下,將擴大關鍵材料試量產規模,並同步啟動原型模組實驗室與場域測試驗證,並將結合產業界與學界力量,加速易拆解新模組之可靠度與商業化推動,期望以太陽能電池模組的封閉循環設計,提供更潔淨的再生能源,創造人類永續的未來。

太陽光電測試實驗室-接軌國際,提供國際標準的在地太陽光電檢測服務
工研院為配合國家再生能源政策推動,建立臺灣第一座國際太陽光電測試實驗室提供太陽光電產品全方位技術服務,藉此強化我國技術優勢,並透過檢測驗證、國際標準平台互動交流,提升技術擴散範圍及影響力,同時以技術溝通平台連結產業上中下游的意見,在實驗室系統長期運轉有效性、組件的對應規格以及配合場域驗證,發展最迫切需要的驗證與評估技術,並建立相關國際連結,協助我國產業接軌國際市場。

工研院太陽光電測試實驗室依據IEC(國際電工委員會)所制訂定IEC 61215、IEC 61730、美規標準UL1703及臺灣CNS(國家標準檢索系統)等標準進行太陽光電測試驗證服務,除常規測試,也提供水質、鹽霧、吹塵與氨氣測試等逾40項特殊加嚴測試,實地模擬自然環境的日照、濕度、水分、風力等因素對太陽能產品的影響。對於臺灣沿海侵蝕、水質污染與颱風襲擊等問題,可提供對症下藥的特殊測試項目,協助解決產品開發的難題。

染料敏化電池技術-只要三根蠟燭的燭光亮度,在室內一樣能發電
工研院染料敏化電池技術,打破過去太陽能只能在戶外發電,透過室內LED、蠟燭等微弱照明,就能產生電力,工研院也與台塑共同研發染料敏化電池驅動電動窗簾,白天利用室內與窗邊的光線即可自主充電;晚間窗簾僅待機與無線傳輸元件耗電,白天所充的電可供電動窗簾 100% 用電需求。這款電動窗簾不靠手動,全憑光源驅動馬達運作。染料敏化電池特色在發電門檻低、可撓化、輕量化、低成本及技術100%掌握等4大優勢,不需昂貴的真空設備與廠房設施即可生產,除了電動窗簾,未來結合AI智能化感測元件,更可擴增染料敏化電池技術應用層面。像是充電桌、智慧家電感測器、自動芳香噴霧器等。目前工研院跟台塑在臺南沙崙綠能科學城打造新一代年產量可望達12萬片的試量產線,朝商品化邁進一大步。

RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統-讓新舊電池可以互相搭配,延長壽命
全球首創的「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」,透過人工智慧控制電池模組的放電負載,可整合新、舊電池模組的儲能系統,讓不同電池模組以有效率的方式互相搭配,減少電池系統無效能量並延長系統循環壽命。例如應用於大型太陽能儲能時,透過RAIBA技術自我電力調節功能下,可免除直流與交流電力間的轉換設備,降低成本約45%,可改善64%的系統衰退程度,延長系統循環壽命223%,更可提高電池系統穩定度。目前已與致茂電子、華城電機、加油站轉型充電站之業者合作。

工研院「易拆解太陽光電模組循環新設計」技術除了提升原有發電特性外,汰役廢棄後,更能完整提取高純度銀、矽晶片與玻璃板,大大提高太陽能模組循環利用價值。
工研院「易拆解太陽光電模組循環新設計」技術除了提升原有發電特性外,汰役廢棄後,更能完整提取高純度銀、矽晶片與玻璃板,大大提高太陽能模組循環利用價值。
工研院「太陽光電測試實驗室」提供水質、鹽霧、吹塵與氨氣測試等逾40項特殊加嚴的國際標準測試,圖為冰雹測試設備。
工研院「太陽光電測試實驗室」提供水質、鹽霧、吹塵與氨氣測試等逾40項特殊加嚴的國際標準測試,圖為冰雹測試設備。
工研院「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」透過人工智慧控制電池模組的放電負載,可整合新、舊電池模組的儲能系統,讓不同電池模組以有效率的方式互相搭配。
工研院「RAIBA可動態重組與自我調節之電池陣列系統」透過人工智慧控制電池模組的放電負載,可整合新、舊電池模組的儲能系統,讓不同電池模組以有效率的方式互相搭配。
工研院「染料敏化電池技術」打破過去太陽能只能在戶外發電,透過蠟燭等微弱室內照明,就能產生電力。
工研院「染料敏化電池技術」打破過去太陽能只能在戶外發電,透過蠟燭等微弱室內照明,就能產生電力。
【新聞連絡人】

工研院行銷傳播處 朱則瑋
電話:+886-3-5913855
Email:itriA70541@itri.org.tw

工研院行銷傳播處 楊桂華
電話:+886-3-5914968
Email:youngharry@itri.org.tw



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