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台北國際技術交易展:從發電、輸電到配電,綠能高效三要素

天涼好個秋,隨著時序即將邁入秋分,白天走在街頭終於不會動輒汗如雨下。不過,今年台北才打破 120 年來連續高溫紀錄,炎炎夏日讓用電量激增;而日前和平電廠鐵塔被颱風吹倒,接著又發生中油供應大潭電廠天然氣不慎中斷,導致 815 全台大跳電。接踵而來的狀況,凸顯出台灣在邁向非核家園的路上,還有不少亟需努力的地方。

為落實非核家園理念,政府除積極修改《電業法》及《再生能源發展條例》之外,去年再生能源發電比率也來到 4.8% 的新高。然而,用電量不減反增、火力發電占比也逐年提升,讓這段過程充滿了挑戰。

突破台灣的能源限制

面對這些困境,政府勢必得採取相關配套措施。例如需要大量土地的太陽光電裝置與農業如何共存?而會對漁業、景觀與生態造成衝擊的離岸風力發電或是浮動太陽光電,又該如何透過環評或業者溝通來設置?另外,政府為因應核一、核二廠除役的過渡期,試圖將燃氣發電再提高到 50%,但台灣的天然氣接收站、輸送儲存裝備與天然氣發電廠等都不敷使用。所以這類中短期替代能源,也還欠缺投資建設。

當然,在推動綠能發電上,最重要的還是再生能源本身的效益。這包含從發電、輸電到配電等環節,都要去進行改良。在 2017 年度的台北國際技術交易展上,各展館均有針對不同環節,研發出重要的專利技術,將有助於台灣在能源領域進展,進而提升相關產業實力,更期待能化解限電危機。

發電方面:創新材質以及改善原有技術

如今,不只是台灣,各國都在尋找核能及火力發電的替代方案。而像是工業局技術交易館便有國外單位參展,展示最新的發電或儲能技術,如 SkyQuest 的超級電容電池,便使用了含介電質的電解質儲存方式,透過微控制晶片調配充電與放電效率,能裝設在車輛上使用。Technomart 的氫氧燃料發電機,則能廣泛應用在天然氣、煤炭與生質能發電廠。

回到台灣的再生能源發電上,目前還是以水力及廢棄物能發電為主,分別占了再生能源發電量的 1/2 及 1/4,但太陽光電及風力發電正成為發展的重點,今年的國際技術交易展中,各館都有單位針對這兩種發電方式提出研發成果。

這其中以綠能產業創意館的成果最多,如工研院的銅電鍍電極太陽電池背面鈍化太陽電池多晶黑面太陽電池與經濟部能源局的異質接面太陽電池,均是透過對太陽能電池的材質進行處理,提升生產速度及發電效率。而像是印刷式 CIGS 太陽電池,則具備可撓曲攜帶、不易碎裂的特性,能結合軟性電子元件,在消費性電子產品上發展創新應用。

在改善技術方面,工研院的鈣迴路捕獲 CO2 技術,能夠更有效地捕獲水泥、鋼鐵、石化業或火力發電燃燒時排放出的 CO2、節省土地面積及石灰石用量,進而降低捕獲成本。有別於國外採用雙流體化床捕獲 CO2,工研院的技術具有捕獲效率高、能耗低的優勢及系統放大的潛力。

而有鑑於台灣正在積極發展離岸及陸域風力發電系統,但卻必須面臨颱風侵擾等極端環境,經濟部能源局也推出陸海域風力機運維技術,結合結構負載分析、風力機系統控制與模擬、遠端監控資料庫系統與振動故障診斷,可提升國內風力機在極端風況下的安全性及操作策略,增加風場調度能力、運轉可用率,並降低運維成本。

無獨有偶,核能研究所也發表整合型風機動態載重分析與量測技術,這是更針對離岸風機的設計。研發時除依照國際標準外,特別考慮颱風、地震與 30 米水深條件等台灣地理氣候環境因素,使其技術更貼近台灣廠商發展離岸風電相關支撐結構設計的需求。

最後,也有工研院的點吸收式波浪發電系統,採用可雙向轉換波能的液壓動力系統,透過浮體的上下運動,將波浪能量傳遞給動力轉換系統,再藉由液壓驅動發電機產生功率輸出,這過程也需低磨耗運動機構降低摩擦損失。目前全球尚無商業化波浪發電機組,而此技術有望應用在波浪發電廠、船舶充電站、海上緊急自發電裝置、防波堤、海上警示燈、箱網及海域活動等相關方面。

輸電及配電方面:提高傳輸配送效率與智慧節能

若是改善了發電技術,但沒有好的輸配電系統,電力一樣會在電網中逐漸浪費掉,或是無法傳到用戶所在。例如傳統的集中式供電,像是核能、火力、燃氣機組集中大量發電,經過輸電、變電、配電流程送到用戶端,除了長途傳輸電力耗損外,只要任何一個地方出問題,供電就可能停擺。

而分散式供電則是依靠多個中小型發電設備,包括風力、太陽能等再生能源,搭配儲電能力,分散併聯在電網各處,一旦有供電機組發生問題,分散式電網中的其他設備便能繼續供電。

未來的智慧電網,則可說是在分散式電網的基礎上,加入感測器與讀錶進行量測,配合跨網路的整合通訊技術,以及先進的電力設備、電網元件,能幫助維護電網設備,讓輸電效率更高;到達用戶端後,也能協助計算用電高峰、自動偵測電器是否要關閉,更節省用電。

核能研究所的具多代理人功能之智慧電網監控裝置及其電力調度交易系統,由微電網控制器(Micro-Grid Controller,MGC)執行量測、控制、及競價,結合軟硬體的電力交易整體解決方案,並涵蓋發電、用電、儲能端的電力交易與排程,能自主控制設備發電及用電,為未來電力市場自由化預先準備。

經濟部能源局的受控系統之感測控制裝置及其方法/雲端智慧感控系統,能在追求室內空氣品質、舒適度與最小耗能下,結合通風與冷暖空調的環控系統,進行氣溫的控制,使節能效果提高 20%。遠東科技大學智慧型省電延長線,則可以紅外線即時偵測使用者是否在場,以控制插座上同時在使用的各種電器開啟或關閉,當使用者不在場時電器會自動關閉電源。

年第 13 屆「 2017 年台北國際發明暨技術交易展」將於 9 月 28 日至 9 月 30 日於台北世貿一館展出,屆時將有來自英國、以色列、匈牙利、日本、越南、新加坡等共 21 個國家參展,約 500 家廠商及發明人,展出超過 1,000 項專利技術作品。

本次主題「數位國家 創新經濟」,將展覽分為創新產品展示(發明競賽區)與技術交易媒合(技術交易區)兩區。其中,技術交易區由工業局負責策劃,針對綠色節能、雲端科技與資料科學、智慧生活、生醫保健與農業科技等面向,展示五大部會產官學研之創新技術,其中多項展品榮獲國際 R&D100、IF 設計大獎。(經濟部工業局廣告)

布日期:2017.9.25

資料來源:科技新報

資料網址:https://technews.tw/2017/09/25/inventaipei-form-power-generation-transmission-to-distribution-the-3-elements-of-green-energy-technology/

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