台灣能源轉型進行式ing..... 【綠能科技聯合研發計畫】再生能源點亮創能、儲能應用大未來(05/18/2021 天下雜誌)
文: 台灣經濟研究院
創能技術開發著重提升綠色能源能量與降低成本
創能領域前瞻綠能技術開發配合發揮臺灣太陽光電與離岸風力等再生能源特色,透過提升電池模組效率趨動太陽光電成本下降,以及利用智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維,降低風場運維成本,以提升產業競爭力。
開發高效率、低成本、超輕量之太陽能電池技術
提升太陽能電池效率已刻不容緩,成功大學陳引幹教授團隊運用原子層沉積技術,沉積不同氧化物材料膜層於堆疊型太陽能電池中,以優化各膜層厚度、品質與材料純度等,進一步提升太陽能電池品質。中央大學許晉瑋教授與劉正毓教授團隊以軟性三五族太陽能電池收集室外光源,提供智慧模組(溫度感測器與藍芽)足夠電能回送電子訊號,朝向智慧模組「自我維持」前進。
在降低成本方面,大葉大學黃俊杰教授團隊利用非真空設備取代電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)、用原子層沉積設備(ALD)以及銅漿料取代銀漿料達成低成本射極鈍化及背電極(PERC)太陽能電池開發。成功大學張桂豪副研究員與李文熙教授團隊創新製程置換太陽能鋁電極,以低成本空氣燒結銅電極應用於高效率雙面太陽能電池,將有效降低太陽能電池成本支出,增加產業獲利能力。
隨著太陽光電產能市場逐漸飽和,相關企業轉型尋求高效率與超輕量太陽能模組,以無人機應用為例,臺灣大學藍崇文教授團隊替無人機縫製出可以吸收太陽光轉成電力的衣裝,賦予偵查、通訊等任務。臺灣大學林清富教授團隊開發適合於固定翼無人機之輕量太陽能模組的大面積(30x150 cm2)太陽光模擬器,於宜蘭大學城南校區建置可供太陽能無人機測試起降與飛行場域。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能源為一種乾淨、能量密度高、環保零汙染、應用廣泛與取得容易的新能源,仿生電池即是透過模仿植物光合作用,為既能製氫又能發電的多功能太陽能系統。清華大學嚴大任教授團隊開發氫氣光電催化的催化劑由鉑金轉換為更具有普及性且兼具效能的材料,透過電漿子結構來強化二硫化鉬與日光光場交互作用,增加光能轉化為氫能的效率。中央大學王冠文教授團隊則建置高效穩定低成本之雙效產氫產電系統,利用其太陽能轉換再生電力進行光電催化分解水產氫並儲存,達到能源永續發展之概念。
智慧平台系統助於離岸風場海事工程量測與運維
面對臺灣附近海域高溫、高濕、多颱風與地震頻繁的特有地理環境,以及海上嚴苛條件,成功大學林大惠教授團隊開發離岸觀測塔風向定向系統,可降低量測成本、提高觀測準確性與量測效率,有助於離岸風場開發之海事工程量測。臺灣大學蔡進發教授團隊著重開發離岸風場運維大數據智慧平台,提供數據及開發各種量測技術,達到風機早期診治、早期預防功效,以期降低運維成本。
儲能技術開發著重高效能、高安全、具經濟性以支持各種儲能應用
隨著電力系統快速發展,電力儲存設備的布建應隨之增加其靈活度,以確保間歇性再生能源的儲存整合,促進電力供應端和儲存之間高效率的轉換。而儲能領域當中,又以先進二次電池與先進氫能為基礎核心發展項目。
開發高能量與高安全之固態電池技術
為進一步提升儲能電池安全與效率,全固態鋰電池已經成為研發主流。研究方向多針對電池正極、負極、以及電解質創新材料與設計,進一步提升能量密度需求與提高電池系統的總體能量。
正極材料方面,大同大學林正裕教授團隊開發具可量產層狀富鋰錳基正極材料合成技術,同時透過離子摻雜技術穩定其正極材料之晶體結構、改善材料的離子導電度,進而提升其電池穩定性及電容量。
負極材料方面,清華大學杜正恭教授團隊採用太陽能板製成切削的廢料矽,將此進行高值化做成鋰電池的負極材料,並用交聯反應開發矽負極黏結劑,以共沉澱法、自身氧化還原法進行正極材料開發參雜改質,提升鋰離子電池的循環壽命和快速充放電的能力。交通大學陳智教授團隊利用電鍍雙晶銅箔作為矽基負極材料的基板,配合富鎳層狀氧化物正極構成鋰電池,提升鋰電池的整體能量密度,提供各項裝置或載具更好的續航力。
電解質材料方面,明志科技大學楊純誠教授團隊主要開發鋰鑭鋯氧氧化物固態電解質,並將其應用在NCM811陰極材料上,最終組裝成鈕釦型及軟包型電池。成功大學方冠榮教授團隊開發高緻密性鈣鈦礦、橄欖石、石榴子石結構氧化物及硫化物電解質,以及具獨特性金屬、非金屬中介層,有效降低固態電解質/電極介面阻抗。臺灣科技大學王復民教授團隊研發固態電解質具環保水溶性,有低成本與綠色製程之特性,且能有效改善固體接觸的介面問題,可製備成高容量、輕量化與高性能二次電池。臺灣大學鄭如忠教授團隊深入探討高分子固態電解質,藉由合成改質方式可提供具彈性的高分子,進一步利用後調整加入鋰鹽的種類及添加劑,使研發的高分子固態電解質更符合商用規格。
兼具發電及產氫之仿生創能技術
氫能可作為重要儲能技術研發之原因,乃因其最終可實踐潔淨能源,提供眾多行業(如化工、鋼鐵重工及長途運輸等行業)有效脫碳方法,降低碳排放量,改善空氣品質並加強能源安全。且相對其他儲能系統,氫能另一大優勢為其電轉氣儲能系統有儲存量大以及放電時間長的特性。
行政院原子能委員會核能研究所長久以來專注於氫能領域。張鈞量博士團隊開發大氣電漿噴塗製備金屬支撐型固態氧化物燃料電池之可量產技術驗證,可進行大面積(10╳10 cm2)金屬支撐型固態氧化物燃料電池片之生產;余慶聰副研究員團隊利用新型產氫技術結合二氧化碳捕獲技術,使用低成本觸媒生產95%以上的氫氣,省去複雜的純化處理,大幅降低氫氣製造門檻;李瑞益研究員團隊則是著重於開發固態氧化物燃料電池發電系統,可直接將燃料如氫氣、瓦斯或天然氣轉換為電力,並將餘熱回收再利用,具有高能源轉換效率。
燃料電池方面,中央大學李勝偉教授團隊開發中低溫操作的陶瓷電化學儲能電池,所使用的關鍵電解質材料可使操作溫度降到400-700℃區間,且開發關鍵電解質、氫氣電極與空氣電極材料性能與微結構設計,利用靜電紡絲技術製作空氣電極材料奈米纖維,並成功與電解質相互整合,可提升單電池性能14.1%。
儲存氫氣方面,清華大學陳燦耀副教授與曾繁根教授團隊選擇碳材料進行儲氫研究,以零模板水熱碳化法合成出奈米碳球,最後輔以奈米金屬修飾產生之氫溢流效應(Spillover Effect),提升氫氣吸附效能。
製造氫氣方面,臺北科技大學鄭智成教授團隊致力研發低成本、高穩定度、高效率之中溫固態氧化物電解電池電極材料,另外開發新型氨氣裂解觸媒技術,大幅改善現有氨裂解觸媒反應速率過慢之缺點。中興大學楊錫杭教授團隊則開發非貴金屬觸媒應用於水電解觸媒,以降低裝置成本,並且研發陰離子交換膜和膜電極組,使效率能有效提升。臺灣大學謝宗霖教授團隊發展具突破性之太陽能電解水產氫技術,以低成本、易量產、高效率的鈣鈦礦─矽晶疊層太陽能電池進行電解水產氫,並達到具競爭力之太陽能轉氫能效率水準(10-15%)。而臺灣科技大學胡蒨傑教授研發適於氫氣分離的複合薄膜,藉由熱力學與動力學的基礎理論調控薄膜成膜機制,開發高孔隙度且結構穩定的基材膜,結合優異特性的基材膜及選擇層。
綠色能量持續擴散,協助臺灣繼續邁進成為「亞洲綠能發展中心」
科技部「綠能科技聯合研發計畫」藉由學研界前瞻創新研發能量,推動新能源及再生能源之科技創新,進一步擴大產學研界連結之效益,積極延續科研成果落實產業應用,以期為我國綠能產業布建機會,並協助政府達成能源轉型,且透過綠能科技發展躍身國際舞台。
完整內容請見:
https://www.cw.com.tw/article/5114845
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同時也有1部Youtube影片,追蹤數超過23的網紅何文海,也在其Youtube影片中提到,台中市市立國小教室內是否裝冷氣民眾反映兩極: 贊成的民眾:主張目前台灣天氣炎熱高溫屢破紀錄,與過去氣溫不同認為教室內確實需要降溫,冷氣 是個不錯的選擇。 反對的民眾:則認為此舉對於全球暖化 建制經費與後續維護保養是一大問題,並且相當關心的是市立學校學費會不會因此漲價。 能不能在贊成與反對之間找到一個...
低溫廢熱發電 方式 在 陳奕齊 - 新一 Facebook 的精選貼文
【#奕齊給台灣的三十個幸福提案 / 20 /】
❚❚ 沒有廢棄物,只有錯置的資源──以循環經濟發展幸福島國
台灣作為島國,能源和原物料都十分短缺,極度仰賴進口。2018年台灣的能源供給有97.8%來自國外,而過去半世紀來,有60%以上的食物仰賴進口。另一方面,根據預測,全球人口在2030年將會由目前的77億成長至90億人,資源需求上升將達到地球可提供的極限。試想未來,不論是因為戰事或天災導致供給中斷,或是在地球資源耗盡的情況下,台灣要如何安身立命?
在資源匱乏的情況下,人們最常做的事情,就是把資源做最有效的運用,也就是讓資源的功能發揮到極大,把東西「用到不能再用」,甚至「把廢棄物變資源」。或者說,成就「沒有廢棄物的資源運用」。
經濟發展與環境生態保護這兩個領域,在社會上長期以來一直處於對立狀態,彷彿要發展就得犧牲環境,或是要保護環境就得犧牲經濟。這對全國唯一將總部設在台灣南部高雄的台灣基進黨,感受特別深刻。在高雄,石化及金屬這兩個「高碳產業」,因其高耗能、高污染、高安全風險的產業特性,長期困擾也傷害著這座城市。但這兩種產業的合併年產值超過1.5兆元(佔高雄年產值30%以上),卻也是高雄無法割捨的經濟命脈。面對經濟與環保的爭論,絕對不是二選一的決定,而是找出一條讓兩者併行,甚至永續發展的可行之路。
為兼顧經濟與環保的永續發展,先進國家無不思考如何讓經濟成長與資源消耗脫鉤,也因此,循環經濟(Circular Economy)近來在國際間不斷地被倡導。循環經濟是一套師法大自然,追求零廢棄與生態系統平衡的思維。艾倫麥克阿瑟基金會(Ellen MacArthur Foundation)將循環經濟定義為:「具可恢復性及可再生性的機制,藉由設計將材料、零組件及產品分別納入生物與工業循環中,以求達到經濟活動的最高效能與價值。」在循環經濟的思維裡,沒有廢棄物,只有錯置的資源,其終極目標是要建立一個資源完全封閉循環的體系。
歐盟早在2012年簽署「循環經濟宣言」,緊接著在2014年指定優先推動產業,並在2015年發表「循環經濟推動計畫」,提出零廢棄目標,搭配具體策略及相關行動計畫,且訂出明確的時程表(註) 。在國家層級,荷蘭政府訂下目標,中期希望在2030年,可以將礦物、化石燃料以及金屬等原物料的使用量減半,並在2050年完全落實循環經濟。許多城市如阿姆斯特丹、倫敦等城市亦相繼以循環經濟作為城市未來發展的藍圖、經濟發展的新引擎。
循環經濟在台灣正在萌芽中,但我們並非從零開始,許多企業已有能資源整合的經驗,例如在高雄的臨海工業區,以中鋼為核心,透過區域能源整合計畫,整合區域內各企業的能源、水、資源等,讓性質相異的產業,在能源使用上互通有無,以提高整體能源使用綜合效益。同樣位於高雄的石安牧場,引進丹麥沼氣發電技術,將原本臭氣沖天的雞糞,化為可供一千多戶人家使用的電力,並將廢水、廢氣、廢熱做到循環再利用。又例如高雄永安的石斑魚養殖業,利用中油將外國液化天然氣生溫汽化過程中,以海水進行熱交換而排出的冷水來養殖需要恆低溫的石斑,如此省卻養殖業者換水投藥鑿井鋪管等龐大開銷。還有全球晶圓代工龍頭台積電,將製程中的兩種製程廢液(廢硫酸與含氨氮廢水)交互反應,再生成硫酸銨,然後送到廠外化工廠處理變成工業用氨水。
台灣各產業可以進行循環經濟的應用琳琅滿目,從農食生質、紡織塑膠、營建交通、科技化學都是能思考再利用的領域。蔡英文就任總統後,行政院也在2018年12月通過「循環經濟推動方案」,將循環經濟理念及永續創新的思維融入各項經濟活動,讓產業發展從「線性經濟」,過渡到「再利用經濟」,再徹底轉型為「循環經濟」。
要達成這些目標,有幾件事要做。首先要投入調查與研究,掌握台灣現有資源的流向,研究出在台灣可做何種利用,能創造出哪些新的產品與服務設計。再來是透過立法或修法,為創新嘗試提供最友善的法律環境。接著是創造合理的市場誘因,例如透過租稅和補助工具,引導市場走向循環經濟體系發展。再來是提供資金平台,鼓勵金融業者加入投資。最後在既有的產業園區中導入循環經濟概念,讓園區的資源利用方式得以升級,並以此規範新園區的開發。
台灣過去為了發展經濟,犧牲了土地、山嶺、河川、海岸,犧牲了水和空氣,犧牲了島嶼上的植物動物和人類。我們除了要把褐色經濟轉型到綠色經濟,在面對整個地球更嚴峻的未來環境時,更應該以循環經濟的模式來發展綠色經濟。追求循環永續的台灣未來,需要產官學研跨部會、跨領域的合作,更需要改變我們的生活慣習,挑戰一切的理所當然!
註:例如在2030年之前,回收65%的城市廢棄物、回收75%的包裝廢棄物、全面禁止掩埋分類垃圾等等。
#總統3號政黨5號
#基進民進一起前進
#三五好友前進國會
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❚❚ 沒有廢棄物,只有錯置的資源──以循環經濟發展幸福島國
台灣作為島國,能源和原物料都十分短缺,極度仰賴進口。2018年台灣的能源供給有97.8%來自國外,而過去半世紀來,有60%以上的食物仰賴進口。另一方面,根據預測,全球人口在2030年將會由目前的77億成長至90億人,資源需求上升將達到地球可提供的極限。試想未來,不論是因為戰事或天災導致供給中斷,或是在地球資源耗盡的情況下,台灣要如何安身立命?
在資源匱乏的情況下,人們最常做的事情,就是把資源做最有效的運用,也就是讓資源的功能發揮到極大,把東西「用到不能再用」,甚至「把廢棄物變資源」。或者說,成就「沒有廢棄物的資源運用」。
經濟發展與環境生態保護這兩個領域,在社會上長期以來一直處於對立狀態,彷彿要發展就得犧牲環境,或是要保護環境就得犧牲經濟。這對全國唯一將總部設在台灣南部高雄的台灣基進黨,感受特別深刻。在高雄,石化及金屬這兩個「高碳產業」,因其高耗能、高污染、高安全風險的產業特性,長期困擾也傷害著這座城市。但這兩種產業的合併年產值超過1.5兆元(佔高雄年產值30%以上),卻也是高雄無法割捨的經濟命脈。面對經濟與環保的爭論,絕對不是二選一的決定,而是找出一條讓兩者併行,甚至永續發展的可行之路。
為兼顧經濟與環保的永續發展,先進國家無不思考如何讓經濟成長與資源消耗脫鉤,也因此,循環經濟(Circular Economy)近來在國際間不斷地被倡導。循環經濟是一套師法大自然,追求零廢棄與生態系統平衡的思維。艾倫麥克阿瑟基金會(Ellen MacArthur Foundation)將循環經濟定義為:「具可恢復性及可再生性的機制,藉由設計將材料、零組件及產品分別納入生物與工業循環中,以求達到經濟活動的最高效能與價值。」在循環經濟的思維裡,沒有廢棄物,只有錯置的資源,其終極目標是要建立一個資源完全封閉循環的體系。
歐盟早在2012年簽署「循環經濟宣言」,緊接著在2014年指定優先推動產業,並在2015年發表「循環經濟推動計畫」,提出零廢棄目標,搭配具體策略及相關行動計畫,且訂出明確的時程表(註) 。在國家層級,荷蘭政府訂下目標,中期希望在2030年,可以將礦物、化石燃料以及金屬等原物料的使用量減半,並在2050年完全落實循環經濟。許多城市如阿姆斯特丹、倫敦等城市亦相繼以循環經濟作為城市未來發展的藍圖、經濟發展的新引擎。
循環經濟在台灣正在萌芽中,但我們並非從零開始,許多企業已有能資源整合的經驗,例如在高雄的臨海工業區,以中鋼為核心,透過區域能源整合計畫,整合區域內各企業的能源、水、資源等,讓性質相異的產業,在能源使用上互通有無,以提高整體能源使用綜合效益。同樣位於高雄的石安牧場,引進丹麥沼氣發電技術,將原本臭氣沖天的雞糞,化為可供一千多戶人家使用的電力,並將廢水、廢氣、廢熱做到循環再利用。又例如高雄永安的石斑魚養殖業,利用中油將外國液化天然氣生溫汽化過程中,以海水進行熱交換而排出的冷水來養殖需要恆低溫的石斑,如此省卻養殖業者換水投藥鑿井鋪管等龐大開銷。還有全球晶圓代工龍頭台積電,將製程中的兩種製程廢液(廢硫酸與含氨氮廢水)交互反應,再生成硫酸銨,然後送到廠外化工廠處理變成工業用氨水。
台灣各產業可以進行循環經濟的應用琳琅滿目,從農食生質、紡織塑膠、營建交通、科技化學都是能思考再利用的領域。蔡英文就任總統後,行政院也在2018年12月通過「循環經濟推動方案」,將循環經濟理念及永續創新的思維融入各項經濟活動,讓產業發展從「線性經濟」,過渡到「再利用經濟」,再徹底轉型為「循環經濟」。
要達成這些目標,有幾件事要做。首先要投入調查與研究,掌握台灣現有資源的流向,研究出在台灣可做何種利用,能創造出哪些新的產品與服務設計。再來是透過立法或修法,為創新嘗試提供最友善的法律環境。接著是創造合理的市場誘因,例如透過租稅和補助工具,引導市場走向循環經濟體系發展。再來是提供資金平台,鼓勵金融業者加入投資。最後在既有的產業園區中導入循環經濟概念,讓園區的資源利用方式得以升級,並以此規範新園區的開發。
台灣過去為了發展經濟,犧牲了土地、山嶺、河川、海岸,犧牲了水和空氣,犧牲了島嶼上的植物動物和人類。我們除了要把褐色經濟轉型到綠色經濟,在面對整個地球更嚴峻的未來環境時,更應該以循環經濟的模式來發展綠色經濟。追求循環永續的台灣未來,需要產官學研跨部會、跨領域的合作,更需要改變我們的生活慣習,挑戰一切的理所當然!
註:例如在2030年之前,回收65%的城市廢棄物、回收75%的包裝廢棄物、全面禁止掩埋分類垃圾等等。
#總統3號政黨5號
#基進民進一起前進
#三五好友前進國會
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台中市市立國小教室內是否裝冷氣民眾反映兩極:
贊成的民眾:主張目前台灣天氣炎熱高溫屢破紀錄,與過去氣溫不同認為教室內確實需要降溫,冷氣 是個不錯的選擇。
反對的民眾:則認為此舉對於全球暖化
建制經費與後續維護保養是一大問題,並且相當關心的是市立學校學費會不會因此漲價。
能不能在贊成與反對之間找到一個平衡點,室內降溫是否只能加裝冷氣一種方式。再加裝冷氣前能不能先使用其它降溫方式例如:學校的屋頂設置植栽,或加裝走廊噴霧和屋頂灑水,教室內設置氣風扇、在太陽直射位置裝設遮陽板。
台中市國小全面裝設冷氣經費一定相當龐大,有可能只能分批次安裝,許多家長擔心學校學費會不會因此漲價?如果不會因此漲價,在經費不足以全面安裝冷氣情況下那些學校可優先安裝?但是在公立學校所繳的學費一樣情況下,民眾會不會有不公平的反彈聲浪?
何文海議員建議可優先採用綠建築工法改裝校園,可參考 亞洲大學管理學院、台東大學圖書館、成功大學「孫運璿綠建築研究大樓-綠色魔法學校」都是不錯的範例,綠建築為「生態、節能、減廢、健康」的建築物。從定義中可以清楚發現綠建築的四大目標,不僅可降低溫度也可避免小朋友在封閉式室內造成的疾病傳染或者氣管疾病,裝置成本也可以比裝設冷氣更為低廉,並且讓小朋友在多樣生態環境下成長,懇請台中市政府邀請綠建築專家學者優先考慮改裝校園,裝設冷氣空調為最後方式。
如果要在國小教室裝設空調,建議讓有裝設太陽能發電的學校優先,因目前有些學校租出屋頂給太陽能廠商種電,因而有所收入比較可能維持裝設冷氣機後的後續保養相關費用,不過能夠有太陽能種電條件的學校並不多,台中市政府還是應該朝向綠色建築改裝模式,為最應優先規劃考量。
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