可以居住的大型環保電池?新世紀住屋時代(下)

數位公民記者陳原本 2021-03-25


鋰電還是氫能?

目前市面上是以鋰電池為主,由於鋰電池發展得較早,技術及商業化程度也較高,甚至成本低又能靠現有的電網運作,無疑是發展儲能的好選擇,但此時有另外一個能源也在近年崛起,就是潔淨的燃料電池,燃料電池最大優勢就是能量密度高,是鋰電池的120倍。相比汽油蒸汽和天然氣這兩種常見的車用可燃氣體,氫氣的安全性並不差,由於氫氣爆炸要求濃度高,在爆炸前一般就已經開始燃燒,反而很難爆炸。氫氣是一個重量很輕的氣體,溢出就會迅速向上升起,不像液態的汽油碰到火就爆炸,也不像敏感的鋰電池一遇到化學反應就會造成災難,因此將氫能用於儲能系統上也是智慧住宅特別喜歡使用的。
 
「氫能」的使用過程不會產生溫室氣體和其他污染物質,是一種潔淨燃料,在擁有多餘的再生能源時,即可利用這些能源透過電解的方式,將水拆分為氫氣跟氧氣,因此就能取得大量的氫氣,而在需要能源時,再將已取得的氫氣與氧氣結合起來,這時就會產生電與副產品水。
 
各國近年來也主打「氫能」儲能的發展,像在德國已經開始將「儲能裝置」列為補助項目之一,且德國 E.ON 打造了2MW的電廠,用風力產生氫能;澳洲也用太陽能製造氫能;日本也大力的推動讓氫能儲能走入民間,從2009年開始,將近五十萬戶的家用太陽能併網系統,提升了儲能市場的應用需求。在台灣,經濟部能源局也大力推動儲能發展,透過台電在彰濱工業區及金門地區設置的儲能設備,來驗證儲能對穩定電網具有極大的貢獻。經濟部也表示,將注重儲能相關產業的國際發展,期望可以擁有一年40億美元的儲能商機。
 
 
 
近年來氫能源已經逐漸成為再生能源的領頭羊,以氫能作為動力的運具概念車紛紛出現,甚至已經開始上路營運。圖為日本FUSO汽車所推出的氫能3.5噸概念貨車。(圖片來源:翻攝FUSO網站)
 
JR東日本與豐田汽車、日立製作所將共同研究推出以燃料電池為動力的電車,讓低碳移動成為事實。(圖片來源:JR東日本網站)

可居住的電池-綠能屋

台灣現階段有了再生能源及儲能技術,並且在建築能源管理系統也開始布局,接下來最新發展即是不依賴主要電網系統,而是擁有獨立電網的風、光、氫能源互補發電系統。財團法人中華顧問工程司於苗栗後龍龍港工業區設置綠能示範屋,這個新發展的技術不只能運用到民生建築,而是能夠設置在偏鄉,在天災來臨時,不但能夠有類似急救屋的建築物可以供遮蔽,更能夠在沒有電力及網路的困境中,找到宛如沙漠綠洲的地方,在這裡平時可與電網並聯,災害發生電網斷聯時,即可以切換成獨立電網自給自足,透過平時的太陽能與風力發電,藉由氫能技術的儲能,使其能夠在全天候擁有電力,以備當地居民的不時之需,也可以作為平常農機用品的充電使用。
中華顧問工程司的綠能屋正進入實測階段,這套與外界公共電網獨立隔絕,屬孤島型混合電力系統,每隔一段時間進行重新評估,透過氣候的監測,不斷調整電力系統的配置,以維持良好的供電品質。
 
中華顧問工程司於後龍所設置的風光電互補計畫實驗地。(中華顧問工程司/提供)
 
風、光、氫能源互補發電系統即是在平日時,由屋頂的太陽能板、屋外架設的風機進行發電,提供電力給屋內所有電器用品使用。當發電量超過需求時,則將水電解成為氫與氧,氫氣儲存於高壓鋼瓶中,待太陽能與與風力發電機所發的電力不夠生活使用時,即由氫儲罐中的氫氣與氧氣進行反向結合,產生電與乾淨的水供生活使用。
中華顧問工程司指出,綠能屋屋頂設置太陽能板,接受日照並降低貨櫃屋室溫,同時設有風車,能夠產生風力發電,製氫機及儲氫槽放置20呎貨櫃屋內,家電設備放置 40呎貨櫃屋內,可供日常生活與辦公使用。
 
風光電互補計畫架構圖。(中華顧問工程司/提供)
 
由中華顧問工程司的綠能示範屋,證明了未來智慧住宅的可能性,不但實踐了「智慧系統整合」,更使得儲能科技運用到生活中,也同時示範了我國政府在能源轉型的目標下,所提出的「創能、儲能、節能、智慧系統整合」等四大主軸。由此案例可以看到,科技正在不斷突破與創新,從再生能源的發展到儲能科技,新的能源供應型態將是影響未來科技發展的重要環節。
 
預期於不久將來,建築具備自給自足的電力及擁有穩定的電網是必然會達成,不過,在完成這個目標以前,如何減少科技技術蛻變的產物(如:產電效益低劣的舊式太陽能板與風機。)大量設置與應用再生能源的過程中,是不是會造成更大的環境傷害,則是必須以嚴肅態度進行省思。

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