工業技術研究院

每年在台北舉行的國際發明暨技術交易展，匯集了來自全台灣各地的企業、機關和個人發明者，把自己心血結晶公開在是人面前，讓我們再度體驗到，技術有時而窮，但創意與智慧卻是無限，在這樣的盛會上，工研院從不缺席，今年更以潮汐發電、紙喇叭、自發電除氯花灑、低溫餘熱發電系統及太陽能發電溫室屋頂等產品，成為全場驚嘆聲最多的展點。

無止盡的能源 潮汐發電

你聽過太陽能發電、聽過火力發電、聽過水力發電、聽過風力發電，但是你聽過潮汐發電嗎？

據聯合國教科文組織（ＵＮＥＳＣＯ）調查，地球海洋能的總量約為736億瓩，其中海水溫差能400億瓩，鹽差能300億瓩，潮汐和波浪能合佔30億瓩。

在石化燃料日益短缺，急需要其他替代能源的今日，四面環海的台灣，蘊藏的海洋能源也相當豐富。在2011台北國際發明暨技術交易展上，工研院就針對海洋潮汐發電技術，發布最新的成果。

潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現象，由於受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐發電就是利用此一位能轉換而獲得電能之方法。

過去潮汐發電多半在海灣或河口地區圍築蓄水池，在圍堤適當地點另築可供海水流通之可控制閘門，並於閘門處設置水輪發電機，漲潮時海水經由閘門流進蓄水池並推動水輪機發電，退潮時海水亦經閘門流出並推動水輪機發電。

但這種發電方式需要地理環境配合，最好是有峽灣地形的優勢，但台灣不具備這樣的條件。因此工研院的潮汐發電，是在近海拉設類似浮標的發電機組，以鋼索和鋼錨固定在大陸棚上，利用海浪上下振動的特性，藉由穩定運動機制將其動能轉換成電能，一樣能達到發電的目的。

打造健康人生 自發電除氯花灑

大家都知道自來水中要加氯氣消毒，但大家可知道，這些氯氣，也可能成為人體的致命物嗎？

自來水廠針對飲用水加氯消毒，但因為氯會氧化水中的有機物而產生三鹵甲烷，含有三鹵甲烷的飲水，清洗疏果易使維他命流失，更糟糕的是三鹵甲烷也會以吸入和皮膚吸收的方式進入人體，水溫越高，影響越大。長期使用含揮發性有機化合物的飲用水會增加膀胱癌、直腸癌的發生。

飲用水可以透過濾水器過濾三鹵甲烷，但洗澡水呢？坊間已經有業者推出除氯花灑，但這種除氯花灑是以藥物中和水中的氯氣，有一定的中和量，必須固定替換花灑頭，如果沒有定期更換，則形同虛設。

為了讓國民有更健康的生活，工研院設計出「自發電除氯花灑」，用水流產生的電力，經電解後直接去除水中餘氯，不僅具有健康功能，更因為時尚簡約的設計，獲得今年德國iF產品設計獎。

輕薄強悍 低成本紙喇叭

談到喇叭，大家的第一印象就是黑色沈重的木箱，發燒友更一定會加上一句：「越大，聲音越好」但工研院在2011台北國際發明暨技術交易展上推出的「紙喇叭」，就顛覆了這樣的老舊觀念，輕到可以隨身攜帶，薄到可以貼在牆壁上當壁紙，但是，效果一點都不差。

紙喇叭主要是以厚度不到1mm的紙張為主要材質，只需用兩張紙，在上面鋪以金屬薄膜當電極，並在中間夾入一層帶靜電荷的振動膜，而聲音的電子訊號在電極所產生之電場，就能讓振動膜產生吸引或排斥，進而壓縮空氣產生聲音。

相較於傳統喇叭，紙喇叭具有數倍高的電能轉換聲能效率。工研院電光所特聘研究員陳明道表示，紙喇叭雖需幾十伏特到一百多伏特的工作電壓，但電流很小，相對的整體功耗就低，可節省許多用電。這讓紙喇叭在綠色潮流趨勢中，又增添了幾分優勢。

紙喇叭的另一項優勢，則是可採用低成本的連續式生產，採用Roll-to-Roll（捲繞式）製程的紙喇叭，可便於大量連續生產。這種捲繞式製程類似印刷技術，利用這種連續生產的特性，在生產時，自然可以節省許多成本。

對於真正音響發燒友來說，可能還是願意花上百萬買一對鸚鵡螺喇叭，但紙喇叭也不會沒市場，由於它有輕薄的特性，所以在特殊領域，例如汽車上，不需要太大空間，就可以安裝，而且還能大量減輕車體重量。加上生產成本比傳統喇叭便宜，紙喇叭的商機，依然無限。

能源新世界 低溫餘熱發電

電影「地心毀滅」中，談到有一天，地球的地核停止旋轉，地球將會發生什麼樣的事情？地球磁場開始變化！地球各地開始發生雷擊！人類、動物無預兆暴斃！

雖然這只是科幻電影，但也讓我們發現，原來地球上最大的能量來源除了太陽之外，還有地球本身的地熱！

要取得地熱的方法很多種，包括火山地熱、溫泉地熱，但大量的熱若是控制不得當，對人體和發電設備都會造成致命危機。

為了在生活中和地層中，在有限度的熱量中繼續利用，工研院研發出低溫餘熱發電系統，在2011台北國際發明暨技術交易展上大放異彩。

低溫熱能可以來自表層海水和深層海水的海洋溫差熱能、工業餘熱、地熱、溫泉、生質熱能等方面，尤其是鋼鐵業、煉油石化業、造紙業、紡織業、水泥業、食品業、化學業等熱製程每年都排放大量餘熱。這些低於攝氏二百度以下的熱能，生產工廠本身不會回收再利用，多半以煙道廢氣、低溫蒸汽或熱水排放，造成能源浪費和熱排放污染。但這些能量只要運用得當，還是可以回收大量能源。

工研院的低溫餘熱系統，就是利用低沸點工作流體在蒸發和冷凝時的熱力性質，將攝氏 60度到300度的熱能轉換為電力。用最低的成本，在廢棄熱量中榨出可用的電力。根據估計工業餘熱可發電量達 2GW 到 3GW，年產值45億元到50億元，年減碳量1600萬公噸。

工研院的低溫餘熱系統，不僅將能源做出最好利用，也避免無謂的浪費。由於設備不需燃料成本，僅需機組建造成本，且機組維修少、壽命多於20年，一般的工業熱能用戶機組3年內即可回本。

美麗新世界 全透明太陽能發電溫室

太陽能固然是無污染的發電系統，但是太陽能板還是有限制。例如玻璃窗上就沒辦法安裝，一安裝，整個房間全變暗了，但是家裡有些大落地窗，每天被太陽曝曬得發燙，這時候我們又會想，這種太陽能源，不用多可惜呢？尤其種植花卉的溫室，主體都是以玻璃組成，這種特殊建築物，難道沒有更好的利用嘛？

太陽能發電溫室，主要是將太陽能板作為溫室披覆材料，成為溫室結構的一部份。因此白天可將太陽能充份利用，一部份太陽能被太陽能板吸收用以發電，一部份進入溫室內提供作物生長。白日所收集的太陽能能量可用以作為溫室通風風扇、冷房等設備所需的能源。

但傳統太陽能溫室採用薄膜太陽能電池，還是有低光電轉換率和低垂直穿透率的問題。為了解決這些技術盲點，工研院開發出全透明太陽能發電溫室屋頂，採用微結構導光板集光的方式，以高角度入射的太陽光引導至導光板側面的矽晶太陽能電池進行太陽能發電，發電面積比起垂直立面放置、且無導光設計的矽晶太陽能電池大了10倍以上，平均發電量也提高10倍。

這項技術融合了薄膜太陽能電池和矽晶太陽能電池的優點，光電轉換率可達14~16%，垂直穿透率可達90%，除了可以達成高發電量、全透明的雙贏目標之外，因所需的太陽能電池量少，還能創造出低成本的效益。