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能源轉型關鍵時刻 工研院以綠能創新技術 攜手產業航向綠金新藍海

工研院「電網管理與現代化策略辦公室」今(29)日與媒體進行南台灣綠能科技之旅,工研院以綠能技術能量,引領台灣在能源轉型的關鍵時刻,向新一波綠能經濟推進的決心。左起為綠能所梁佩芳組長、電網辦公室副主任王人謙、綠能所所長胡耀祖、工研院院長劉文雄、電網辦公室技術長盧展南、傳播處處長林佳蓉。
工研院「電網管理與現代化策略辦公室」今(29)日與媒體進行南台灣綠能科技之旅,工研院以綠能技術能量,引領台灣在能源轉型的關鍵時刻,向新一波綠能經濟推進的決心。左起為綠能所梁佩芳組長、電網辦公室副主任王人謙、綠能所所長胡耀祖、工研院院長劉文雄、電網辦公室技術長盧展南、傳播處處長林佳蓉。

全球綠能科技產業迅速成長,彭博財經指出,預估從現在到2050年,再生能源總投資金額將達11.5兆美元。為接軌國際綠能趨勢、促成電力永續、以及達成2025年再生能源發電量占比達到20%的目標;工研院「電網管理與現代化策略辦公室」除呼籲電網管理、人人有責外,今天更展示五項以綠能科技促成電力永續的關鍵技術;成果包括:一年省下155萬電費的微電網測試系統場域、讓廢棄物變黃金的沼氣發電、低碳節能且智慧化的綠色工務所、國內唯一智慧自動化氫燃料電池產線,以及全球第一顆可商品化的鋁電池等五項創新技術,希望能以創新綠能科技驅動經濟發展,航向新藍海。這些成果除了榮獲全球百大科技研發以及愛迪生獎肯定外,並實際與大廠順德、大同、中油、以及環保署合作,促成投資應用與增加就業機會等,以協助台灣能源轉型。

工研院院長劉文雄表示,推動能源轉型、邁向低碳能源社會,已成為國際主流趨勢,為因應能源轉型帶來的挑戰,積極推動電力系統升級,維持電力品質及供電穩定度就非常迫切,因為電力的穩定是台灣經濟發展與民生需求的基石。因此,面對能源轉型所涉及的議題,如:再生能源的引進與整合、電網現代化、推動需求面管理、電業自由化等,就需要大家建立「人人關心、人人有責」的認知,共同擔起電力永續發展的責任。此次展現的技術亮點及成果也顯示,工研院也以綠能技術能量,引領台灣在能源轉型的關鍵時刻,向新一波綠能經濟推進的決心。

工研院綠能所所長胡耀祖則說明,為因應綠色經濟時代,工研院在2017年底,率先進駐國內首座綠能科技試驗場域──沙崙智慧綠能科學城之綠能科技示範場域,以「創能」、「儲能」、「節能」、「系統整合」四大主軸,以綠能關鍵技術串聯產學研資源,並藉示範場域協助業界驗證技術,打造綠能創新產業生態系。目前已鎖定超過10項最具商業化潛能,且可望快速產業化的綠能技術進行量產化建置,包括染料敏化電池、鋁電池、太陽光電多元應用示範系統、節能元件示範生產技術平台等,進駐綠能科技示範場域。以堅實的研發能量,驅動產業轉型升級,達成能源永續目標的同時,也促進經濟發展。

此次展出的關鍵技術或研發成果包括以下五項:

微電網系統測試場域—兼具儲能與能源管理 年省155萬元電費

工研院在六甲院區建置旗艦級的微電網系統測試場域,面積僅半個足球場大,卻為工研院六甲院區一年省下百萬電費,節能效益相當可觀。工研院六甲院區的微電網系統測試場域,年發電量約517,632度電,占前一年負載用電量的28%,若以一度電3元計算,一年能為六甲院區省下155萬元。

這套微電網系統測試場域,不只是太陽能板,還包含儲能設施,以及能源管理系統,技術關鍵就在於如何智慧調控能源配置。以六甲院區為例,假日無人上班但太陽能板持續發電,透過能源管理系統智慧化管理,藉由預測及預先排程方式,調節儲能設施讓太陽能電力儲存下來,並在適當時間進行放電,可以增加每日300度電的利用;平時的工作日每到中午時段為用電高峰,太陽能同時發揮效益,此時利用能源管理系統進行負載管理,便能減少尖峰時段使用台電電力約50kW。這套技術吸引帛琉總統親自遠道前來觀摩,目前已與億鴻、大同、中油、裕隆、廣隆等廠商合作,協助解決未來將要面對的再生能源儲能問題。

乾式厭氧醱酵技術—廢物煉金術 落實循環經濟願景

沼氣來自於厭氧微生物分解有機物,主要以甲烷氣為主,若沒有經過收集、處理,不但有臭味還可能危害人體,甲烷更是比二氧化碳更嚴重的溫室效應氣體。台灣可利用的沼氣來源,主要包含畜牧業廢棄物、廚餘與農業廢棄物等,工研院的乾式厭氧醱酵技術,能將廚餘等廢棄物轉化成能源,宛如廢物煉金術。此技術除針對含水率較低的廚餘、果菜等轉化產生沼氣外,若再結合發電機或燃料電池進行沼氣發電,是典型的循環經濟成功範例。此外,產生沼氣也將產出品質較佳的沼渣、沼液,成為農作物的有機肥料。

目前這項技術全球都在積極推展中,在歐洲除了發電利用,更有多國用純化沼氣發電的便便公車。在台灣,目前此技術主要協助傳統堆肥場升級成能源中心,讓堆肥場的禽畜糞、果菜廢棄物除了能維持原本的有機肥料生產,更可大幅降低惡臭問題和生產綠能。為了鼓勵沼氣發電,目前經濟部、環保署和農委會均對沼氣發電進行不同之獎勵補助,以經濟部再生能源發展條例而言,沼氣發電躉購費率連年提高,目前為每度5.0161元。在政府的獎勵政策之下,加上工研院開發高效率之關鍵技術,對有機廢棄物點石成金,不但解決環保問題,更提供綠能新選項。

綠色工務所—低碳節能的智慧生活體驗場域

沙崙智慧綠能科學城中之綠能科技示範場域的綠色工務所,以工研院長期研發的綠能科技實際投入建置,並使用潔淨能源,進行智慧電力調度,提供了民眾智慧綠色生活之體驗場域以及綠能產品驗證平台。

現場展示多項產品技術包含:智慧舒適環控風扇、智慧LED照明情境、採直流供電的燈具與風扇、外轉子吊扇、節能整合窗、銅電極太陽能模組、智慧能源管理系統等。舉例說明:外轉子吊扇—之技術特點為以外轉子無刷直流馬達,結合驅動控制器、晶片模組等技術,開發具有高效率、低轉速的DC變頻吊扇。此款高效率DC變頻吊扇比起傳統AC吊扇,除了使用上的舒適度外,更可節電約50%。目前已與國內風扇系統廠商,如嘉隆實業、鈞泰工業、宏鋅、立錡科技公司技術合作。此外節能窗,可同時提供遮陽、導光、通風、視覺等多種功能,除了可協助照明與空調節能,另搭配被動式通風扇,可改善室內空氣品質;此為清展科技公司開發,工研院推廣。還有在同一個空間中使用者可以依個人需求調節的智慧LED照明。透過智慧無線裝置WiFi以及APP就可自行調整光線亮度及色溫,是便利又具人性化的設計,此技術整合了LED節能燈具、智慧電源以及情境控制APP,效率比傳統照明節能60%以上。目前已與喬奇股份有限公司合作產品開發。

氫燃料電池技術—結合國內大廠 成立國內唯一智慧自動化產線

手機不斷訊竟然得依靠氫燃料電池!電信基地台若因颱風或天災斷電,手機將因沒訊號而完全通訊中斷,此時就得靠基地台的備用電力,過去業者使用鉛酸電池或是柴油發電機供電,電池因壽命較低得定期更換,造成維運管理困擾;也因柴油發電機的味道與噪音影響民眾。氫燃料電池並非生活中常用如鋰電池之充電電池,而是電化學的發電機,與傳統的柴油發電機30%發電效率相比,其發電效率可達40%以上,如回收其熱能再使用,效率更達90%以上。氫燃料電池建置成本雖較高,且對環境友善、低噪音,因此成備用電力較佳選擇。

氫燃料電池因其發電效率高且低污染特性成為新興能源寵兒,在經濟部能源局支持下,工研院與國內氫燃料電池製程技術的三大關鍵廠商禾新、揚志及碳能,共組產業研發聯盟,建立一條從設計到組裝全國產化的燃料電池組試量產線,也是全台灣唯一智慧自動化的生產線,藉由工研院的關鍵技術轉移,協助產業從傳統金屬沖壓廠商,升級為綠能科技廠,厚植進軍國際能源市場的本錢。

可高速充放鋁電池技術──連獲兩國際大獎 十年產值上看百億

工研院研發出突破性可高速充放鋁電池,2016年獲全球百大科技獎,2017年再度贏得愛迪生獎殊榮,並吸引如Discovery等國際媒體報導,這項關鍵技術的創新之處在於,打破了過去鋁電池放電電壓低、壽命極短的缺點,並生產出全球第一顆可商品化的鋁電池。工研院的鋁電池技術,以石墨為正極,鋁做負極,電解液為不可燃性質的離子液體,並具有五大優勢,包含長壽命、低成本、高安全性、環境友善、可高效率快速充放電。特別在民生用途上,許多電池因材質與結構問題有爆炸危險,但工研院的鋁電池材質無毒、安全且經破壞穿刺亦不會有爆炸反應。

目前工研院成功降低鋁電池製作成本,並在實驗室試量產,短期目標是取代鉛酸電池,中期則布局於儲能市場,目前已規劃於沙崙綠能科技示範場域及高鐵台南站之間示範10台電動自行車載具,該自行車只需充電12分鐘就可以跑15-20公里。未來鋁電池技術將應用於汽機車電瓶電動市場、電動機車或自行車電池以及穩定再生能源之儲能設備,此三項應用市場估計十年內國內產值上看百億元,潛力無限,可望再創台灣綠能產業之新里程碑。

工研院六甲院區僅半個足球場大的微電網系統測試場域,為工研院六甲院區一年省下逾百萬電費,節能效益相當可觀。
工研院六甲院區僅半個足球場大的微電網系統測試場域,為工研院六甲院區一年省下逾百萬電費,節能效益相當可觀。