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工研院建置智慧調控微電網系統測試場域 攜手大廠脫離再生能源儲能困境

工研院推動能源轉型,積極推動電力系統升級。郭靜蓉

工研院在台南六甲院區建置旗艦級的微電網系統測試場域,技術關鍵在於以智慧調控能源配置,利用能源管理系統進行負載管理,這套技術除吸引帛琉總統親自前來觀摩外,同時也與億鴻、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。

工研院院長劉文雄表示,溫室效應與地球氣候的變化,讓人類需要離開對化石能源的依賴,建立永續環境的發展,而再生能源與綠能是最好的替代選項,但其挑戰是不能挑地點,同時有間歇性的問題,因此必須要有微電網的調度,同時進行儲能、預測與整合等。

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工研院六甲院區內的微電網系統測試場域,1年可為工研院省下逾百萬元電費。郭靜蓉

工研院開發乾式厭氧醱酵技術,將廚餘等廢棄物轉化成能源。郭靜蓉

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,年發電量約517,632度電,佔前1年負載用電量的28%,若以一度電3元計算,1年能為六甲院區省下新台幣155萬元電費。

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;而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。

工研院指出,這套技術適合應用在海外離島電網市場,希望未來能夠降低成本,雖然還有改善空間,但這套系統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。

除了微電網系統外,工研院也開發乾式厭氧醱酵技術。工研院表示,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,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。

這項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,即是典型的循環經濟。此外,也能產出沼渣、沼液,成為農作物的有機肥料。

目前沼氣發電的躉購費率為每度5.0161元,工研院估計,以一天100噸的處理量為例,設備投資費用約為新台幣5,000萬元,估計5年內可回收,目前已有營建工程公司想要技轉,但欠缺原料,工研院正在進行媒合。

此外,工研院也建立氫燃料電池技術,結合國內大廠,成立國內唯一智慧自動化產線。工研院表示,氫燃料電池並非生活中常用如鋰電池的充電電池,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。

目前工研院與國內氫燃料電池製程技術廠商禾新、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。

除此之外,工研院2017年底時已進駐沙崙智慧綠能科學城之綠能科技示範場域。綠能所所長胡耀祖表示,工研院目前已鎖定超過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。

以鋁電池來說,工研院生產出全球第一顆可商品化的鋁電池,該技術以石墨為正極,鋁做負極,電解液為不可燃性質的離子液體,具有長壽命、低成本、高安全性、環境友善、可高效率快速充放電等特點。

目前工研院已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10年內國內產值將可上看百億元。

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