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工業技術研究院

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工業技術與資訊月刊

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綠能:未來40年主宰人類歷史的產業

文/張彥文

回顧全球產業的歷史,1970年代半導體產業崛起,將美國的產業力量由東岸轉到了西岸,而產品則由大型電腦,慢慢演進到個人電腦,以至於功能與電腦相較亦不遑多讓的智慧型手機,整個半導體產業迄今仍在發展當中。不過進到21世紀,半導體產業的領導廠商,都已經發現了綠能產業的趨勢,而逐步向綠能產業靠攏。

工研院副院長曲新生認為,就如同1970年的那一個時間點,2010年也正是綠能產業發展的起步階段,至少未來30至50年,必然會成為主流的產業力量,因此現階段也正是全世界投入極大力量,意圖搶占綠能產業制高點的時機。

以台灣產業發展的情況來看,台灣在1970年代大膽地投入當時號稱只有美國人做得到的半導體產業,成立工研院,後來更催生出台積電、聯電等晶圓代工的龍頭廠商,曲新生表示,綠能產業將會是下一波的產業革命,但是過程和半導體產業會略有不同。

從材料和元件走向系統

台灣現在的產業環境,不論是晶圓、筆記型電腦或是手機,僅有極小比例是供應國內市場,其他都是外銷到全世界;但是綠能產業並不適合走過去加工出口的模式,因為尋找替代能源、追求永續發展是世界各國的共同目標,「綠能產業若還走大量出口的老路線,反而是在幫其他國家做節能減碳了,」曲新生說,未來綠能產業的開發,要把台灣本地當成一個重要的市場,來幫助整個國家達成節能減碳的目標,更可以創造高附加價值的就業機會。

「除了零件和材料之外,發展綠能產業的重點是,我們必須走向系統,」曲新生特別強調,不論是太陽光電或是風力發電這類的再生能源,台灣在零組件和材料上已經具備極佳的水準,但是缺乏系統的整合。舉例來說,一個大型集合社區,它必須要用到台電發的電,如果在社區內裝設太陽能板,這個社區也成為電力的來源,不過太陽能所發的電力,要再送回到電力網絡當中,這樣才能成為一個系統,而這樣的電力網絡,必須要依靠智慧電網來做良好的管理,台灣ICT產業在過去數十年中累積的經驗和技術,正是建構智慧電網的極佳基礎。

跳脫代工製造的宿命

曲新生進一步說明,太陽能板或是風力發電機是材料,而太陽能電廠或是風力發電廠就是系統,或是像電動車的充電技術,也都是系統技術。因為台灣現在還是走大量生產,生產一片片的太陽電池晶圓,送到國外組裝成為系統,「這一定要改變,否則只會『碳留台灣』,」曲新生強調。而且以經濟效益來說,同樣1GW的太陽能電力,電廠的價值會比電池材料增加三倍之多,所以若以台灣目前每年生產大約3GW的太陽電池元件來說,若是建立為太陽能電廠,產值將高達120億美元。

而工研院今年將太陽光電科技中心併入新成立的綠能與環境研究所,曲新生表示,就是為了讓台灣過去已達世界級製造水準的太陽光電元件,能夠更進一步地整合成系統。再加上工研院長期具有跨領域的研究優勢,包括資通所的軟體、電光所的晶片等,都可以整合進所謂智慧電網的系統當中,形成台灣新的綠能產業力量。也就是說,台灣若是能建構起自己的系統實力,就可以在全世界的綠能產業鏈中,創造自己的商業模式,自代工製造當中跳脫出來。

甚至在全球都在想方設法降低二氧化碳排放的此時,台灣甚至可以利用相關的技術進行低碳外交,例如說協助友邦建構太陽能電廠、LED照明系統等等,「用我們的技術去幫助其他國家節能減碳,同時可以扶植台灣的綠能產業,增加許多就業機會,」曲新生說。

能源效率需同步提升

綠能領域除了供應端之外,其實也不能忽略使用端。根據工研院與環保署共同的估算,台灣若從現在開始,不做任何節能減碳的動作,二氧化碳的排放量,將從2009年的247百萬噸,上升到2020年的467百萬噸;而台灣目前設定的目標,到2020年時,希望台灣的二氧化碳排放量,不超過257百萬噸,也就是維持2005年的水準,要達成這個目標,最大的關鍵其實是能源使用效率的提升。

能源效率可以分幾個面向來談,例如發電廠的效率,目前台灣電廠的平均發電效率大約是38%,若是全面汰換成最新的機組,大概可以提升到46%至48%。另外,像六年前台灣在六個都會區,全面更新為LED的交通號誌,一年就大約可以省下一億度的電力,也就是新台幣二億元的電費,裝設成本只要二年就可以回收,但是卻可以使用20年!因此,靠著能源使用效率的提升,在不降低生活品質的前提下,一樣可以達成節能減碳的目標。所以像是有省電標章的變頻電器產品、高效率馬達、智慧綠建築、智慧電動車等,都是政府積極推動,提高能源使用效率的方向。

前瞻技術為產業後盾

至於工研院要如何協助台灣產業界走向系統端?曲新生表示,工研院將以技術研發的能量來提供業界必要的支援。例如現在業界利用太陽發電連結電網的電量是100KW,不過現在全球最頂尖的技術可以達到625KW,這就是工研院可以提供技術支援的部分,包括材料的改變、電路的設計等。另外像LED,曲新生以中國的奧運場館鳥巢及水立方為例,它的LED燈之所以七彩多變,靠的就是軟體及程式設計,這也是工研院可以著力的地方,這才是元件升級為系統的關鍵,也是高附加價值的所在。

曲新生指出,台灣目前仍是一個專利入超國,仍然依靠許多其他國家的專利,而綠能產業發展的思維,應該要朝向自主的專利,這時研發的力量就變得極為重要。雖然國內有許多大企業已經具備龐大的研發能量,但沒有一家公司可以把所有的東西都做到世界第一,所以工研院要和業界分工,業界還沒有做的,工研院如果可以先期投入,就會產生許多機會。

雖然強調綠能產業的在地化自主發展,不過曲新生表示,我們也不能忽略中國市場的力量,因為中國的生產量很大,「我們努力的方向可以設定在測試、檢驗,甚至是核發驗證標章,領域可以設定在太陽光電、風力發電,以及智慧電動車等。」

綠能產業內容十分廣泛,光是替代能源就包括太陽能、風力、水力、地熱、潮汐、生質能等,這中間當然還有許多問題亟待解決,像是太陽能發電效率及成本問題、風力發電機的減重問題、離岸式風力發電機的開發、生質能源的土地利用及糧食消耗的議題、二氧化碳的捕獲及封存等。「站在工研院的立場,如何把前瞻的技術發展得更成熟再交給產業,既是工研院的責任,也是工研院的企圖心和自我的期許。」



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