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能源轉型大勢所趨，掌握碳中和儲能商機！一次搞懂什麼是碳中和、鋰電池、固態電池、燃料電池（07/12/2021 TechNews科技新報）

作者 姚 惠茹

聯合國在 1997 年 12 月通過京都議定書將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平，以保護地球的生態系統。從那之後，碳排量就逐漸成為評估環境成本的一項重要指標。2015 年 12 月，各國在《巴黎協定》中承諾，在 2050~2100 年實現全球「碳中和」目標。

什麼是碳中和呢？

碳中和是「從環境中消除的碳排超過所排放的碳」。通常透過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式，來達到相對「零排放」。目前為止全世界已經有超過 50 個國家宣告在本世紀中葉達到碳中和，超過 100 個國家在政策中提及，2050 年是大部分國家設定的目標年。

分析碳中和商機，首先要來了解主要碳排產業，目前全球最大的碳排放產業是電力產業，其碳排放量佔全球碳排放量比重高達四成，而再生能源發電的比重近幾年來雖然持續增加，也約略佔三成左右，如扣除水力發電、地熱發電等，以風電及太陽能為主的再生能源佔比又僅有一成，富邦證券表示，未來持續增加風電與太陽能發電仍將是主要的發展趨勢。

車輛的二氧化碳排放佔全球碳排放量比重超過二成，因此未來電動車取代內燃機汽車的趨勢，將會加快進行，另外包含製造業的工廠與建築業等佔全球碳排放量也達到二成，因此將被迫更新其生產設備，降低排放量，中國及其他第三世界等地區，必須要淘汰高汙染高排碳的產能，建置更具效能且符合環保碳排規範的產能取代，否則其出口將會被先進國家課以碳稅。

從前面分析主要碳排來源，就可以知道為什麼再生能源和電動車會成為近年來的重要產業發展趨勢，然而電動車雖然不排放 CO2，但若使用的電力是火力發電，則會增加發電廠的碳排量，因此電力來源由火力發電轉為再生能源，再使用電動車才能真正達到減碳的效果。

富邦證券表示，由於再生能源如太陽能與風電都是屬於間歇性發電，受到日照時間與季節性風力強弱的影響，必須透過儲能系統，將再生能源發電做妥適的儲存應用，故儲能系統將在碳中和發展趨勢中，扮演著重要的關鍵角色。

近年來光電、風電產業快速崛起，因綠能發電具間歇性特質，尚需儲能系統搭配，才能避免再生能源受到天氣因素的波動影響供電，確保長期供電穩定，儲能系統市場規模因此快速成長，2018年全球儲能系統放電量 5,971 百萬瓦時，預估至 2024 年，全球儲能系統規模年複合成長率超過七成。

富邦證券指出，現階段全球儲能系統主要可分為三大類，機械能儲能、電化學儲能（鋰離子電池）及化學儲能（燃料電池）三大類，其中以電化學儲能為目前的市場主流，而化學儲能為近年備受市場期待的另一種儲能系統。

鋰離子電池

目前全世界車廠所生產的電動車，其儲能電池的應用種類，以「鋰離子電池」為市場應用主流，而再生能源儲能系統方面，也大部分同樣採用「鋰離子電池」，作為協助電網進行電力調節的輔助設備，例如特斯拉在各地建置超級充電站，就會利用到鋰電池儲能系統。

鋰電池材料中以正極材料最為重要，一般都是以鋰合金氧化物所構成，也是常聽到的三元鋰電池就是以鎳鈷錳等三種材料組成正極的鋰電池，另外常聽到的磷酸鋰鐵，也是正極材料的一種。負極材料目前多以石墨為主，未來會往矽負極來發展電解質現階段都是液態（膠狀），目前業界正積極開發固態電解質的鋰電池，作為下一世代鋰電池的發展方向。

固態電池

鋰電池為「液態電池」，其電解液為膠狀電解質，而液態電池性能容易受溫度高低影響，並有電解液外漏爆炸的風險，當前普遍使用的有機電解液存在爆炸等安全隱憂，已成為限制鋰離子電池發展的瓶頸，而固態電解質的重量較輕，只有液態鋰電池的一半、充電速度比鋰離子電池快，只要 10~15 分鐘，而且沒有腐蝕性的問題，壽命較長。

目前日本豐田、南韓三星、中國寧德時代、美國的 Quantum Scape（QS），德國的 Solid Power 與台灣輝能等公司業已開啟固態電池產業化進程，目前預估最快 2023~2025 年間，有可能量產車用固態電池。

燃料電池

燃料電池為一種將燃料（通常是氫氣）與氧化劑產生的化學能通過化學反應轉換成電能的儲能系統，通常又稱為氫能源，利用氫燃料的氧化作用，產生電力，沒有排碳，只有排水，若是將太陽光電或風力發電的電力來產製氫氣，產製後的氫氣可做為燃料電池的燃料來源。

藉由氫能載體整合各式再生能源，能平衡各類再生能源供電缺口或不穩定。富邦證券表示，現階段包含美國、日本、南韓、歐盟、澳洲及中國都積極發展燃料電池，企業界與日韓車廠也都努力開發各式產品應用。

富邦證券表示，2050 年是大部分國家設定的碳中和的目標年，降低碳排放量的碳中和商機，已經成為未來十年的重大商機，因此使用何種電池能達到安全又具效能的綠能發電儲能系統，將會是未來產業發展的重點，也值得投資人持續關注。

完整內容請見：
https://technews.tw/2021/07/12/carbon-neutral/

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【再生能源妙管家】
時間：2021/7/11(日)
發文：NO.1276篇
大家好，我是LEO
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❖能源轉型
國際趨勢-參與國際再生能源倡議組織RE100的企業，必須公開承諾在2050年以前達成100％使用綠電的時程，並逐年提出相關規畫，Apple、Google、Nike等上百家國際品牌都已加入的RE100。
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但是，從石化能源發展到再生能源(太陽能、風力發電、潮汐、地熱……)發電種類很多，供電上具有時間性、間歇性、難以預測的波動性，對電力供應穩定系統產生很大的不確定性，所以可用來儲存電力，調節供電的系統就顯得相當重要。
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❖台灣政策
政府政策2021年起，用電契約容量在5MW以上的用電大戶，5年內必須建置10％再生能源。不一定每一家用電大戶都有能力建構自己的再生能源發電系統，因此公司為了符合規定，可以採用1. 設置再生能源發電設備2. 建置儲能設備3.購買綠電憑證4. 繳納代金等方式擇一來代替。
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目前全球已經有超過300家企業加入RE100，台灣企業包含台積電、台達電、葡萄王、大江生醫、佐研院、歐萊德、科毅研究開發、宏碁..等9家企業。
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當愈來愈多企業承諾2050年前100％使用綠電，這些企業包含用電大戶，全台300多家的鋼鐵、石化、半導體等企業，都是儲能設備的潛在客戶。許多企業廠房是24小時運作，全天候使用綠電，儲能系統可以將白天多餘的綠電存下來，供應晚上使用，拉高綠電使用率。
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❖儲能系統
儲能系統的兩大功能，1. 緊急備用電源，如果遇到跳電突發事件，可以在最短時間內瞬間放電，為電網爭取緩衝時間2. 強化電力的削峰填谷管理能力，就是把白天剩餘的電力儲存起來，應用在晚上替用戶省電費。
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一套儲能系統包含：功率調節系統（PCS）、電池儲能系統（BESS）、控制系統與能源管理軟體（EMS）等。儲能系統成本結構，電池芯與包含電池BMS、組裝及測試的電池陣列各占二成，EMS、PCS，土建，電力介接及系統整合占其餘六成。全球大型儲能（BESS）在2019年到2024年的成長率更將達22%。
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❖台灣廠商
台達電(2308) 2014年買下日本三菱重工鋰電池生產設備，取得了生產製造鋰電池的能力，鋰電池儲能系統包含多層次安全保護機制與電池管理系統，具備高能量密度、開放式機櫃模組設計特色，符合歐美日等國際高標準認證，台達具備軟硬體開發、技術支援與維運服務能量，擁有全球超過20個儲能系統的建置經驗，是系統整合廠商中的領頭羊。
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大亞(1609) 電線電纜廠-跨入太陽能領域，自行建置的儲能系統「大亞儲能微電網」，融合儲能、電力設備、環境控制、電網資訊等，可提供全方位電力調控服務，已在自有台南廠區建置 6000W 儲能系統，預計今年將提升至 10MW。
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大亞集團持續開發中大型企業廠房屋頂，預計 2022 年底前，全台將有 54 座太陽能發電系統，發電量至少可達 240MW，未來每年營收貢獻約 15 億元。
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系統電(5309)除了車用電子胎壓偵測器(TPMS)以外，儲能系統需求也大幅提升，特別是半導體廠不斷電系統，社區儲能系統，以及電廠儲能穩壓系統，是未來主要的發展方向，在手訂單今年逐漸發酵，營收比重也可望從目前的20%逐步提升至30%~40%。。
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天宇(8171) 從3C電池模組跨足動力電池模組，並切入電動機車與電動大巴市場，今年接到美系儲能系統品牌廠大單持續出貨，並跨足太陽能儲能系統市場。
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美系儲能大客戶耕耘有成，儲能訂單持續湧入，據傳儲能櫃230KW機種能見度已達明年首季，750KW的機種則將可望在明年首季量產，儲能櫃的占比約達八成，下半年的出貨將顯著攀升，6月營收衝上1.44億元，月增730%、年增927%，單月營收創53個月以來新高。
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當電動車、再生能源用量持續攀升，儲能系統勢必將成為重要基礎設施，鞏固電力系統穩定性，這個產業值得長期持續追蹤。
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天佑台灣，疫情早日結束❤️

#台灣地熱不是只有溫泉蛋
#比爾蓋茲看上花蓮紅葉村潛力

今年三月微軟創辦人比爾蓋茲在《如何避免氣候災難》一書中，提到他投資的地熱發開發公司倍速羅德（Baseload Capital），在亞洲只有兩個開發據點，一個是日本，另一個就是台灣花蓮紅葉村，最快明年商轉。

目前太平洋火環帶上的國家，只有台灣沒有商業化的地熱。環顧全球，肯亞、土耳其、紐西蘭、冰島等國都已經將地熱作為主要 #基載能源，鄰近的菲律賓與印尼地熱發電超過GW(十億瓦)等級，日本也希望在2030年達到1.6~3GW。

學界初步評估全國的地熱發電潛能數十、甚至數百GW，民進黨2025年的能源政策讓財團「風風光光」，卻獨漏24小時可穩定供電的地熱，民眾黨關心 #再生能源多樣化，不應該只有風電、光電，也還有地熱、海洋能、生質能、小水力、氫能等，我也覺得 #最便宜的再生能源就是節約能源

地熱開發八階段，前三個階段政府應該做好評估、調查、探勘的 #科學基礎，全面盤點國土利用，也降低業者開發風險，更要秉持 #社會溝通，與民眾充分溝通，才能加速地熱發展。國際經驗來看，政府立法和獎勵政策是世界地熱快速發展的關鍵，休會期間我們團隊也會來跟學者專家請益，找出適合台灣地熱發展的路徑。

壁如小學堂：

1.地熱發電：地熱發電是指地下水透過地熱加熱，產生蒸汽，再讓蒸汽推動渦輪機旋轉發電。

2.基載電力：指的是可長時間連續運轉、不受氣候影響、供應穩定且低成本之電力。

#能源政策不能只有財團風光
#再生能源多樣化

戴森球或是軌道電梯只能擷取太陽能
而#核融合 反應爐則能在你家裡種一顆太陽
這次影片主要講的，是電漿拘束核融合反應爐

戴森球?用巨大的空心球體包覆整個太陽
https://youtu.be/tcLa_H9kcBM

地熱導線與軌道電梯?
石磨烯可以怎麼改變地熱發電與太空太陽能
https://youtu.be/nNk0KIYP8bg

ITER的托克馬克裝置是怎麼承受1億5000萬的溫度的?
超導體與超級電容器是怎麼成就了今日的核融合反應爐?

德國的仿星器Wendelstein 7-X相對於托克馬克反應爐
究竟有甚麼決定性的優勢呢?

其實我對於仿星器的描述不夠完整
除了對受控電漿的磁力線密度更高
還有其他因素使他更勝普通的托克馬克
可以看看這個影片瞭解更詳細的資料
https://youtu.be/vqmoFzbZYEM



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#科技 #科幻 #科學

2014年11月2日，聯合國的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)發表了一份綜合評估報告，呼籲盡快結束無限制使用化石燃料的現狀。

報告中強調，人類幾乎是1950年以來，全球暖化的主要兇手。其中最大的碳排放者為中國、美國和歐盟。

全球暖化不只導致冰川加速融化與海平面上升，也更容易帶來暴雨，造成水災與土石流更加頻繁的發生。

IPCC表示目前科學家95%肯定，燃燒化石燃料所排放的溫室氣體，以及森林大量遭到砍伐，都是20世紀中期以來造成暖化的主要原因。

因此發展綠色替代能源、將碳排放降至零，以確保地球增溫控制在人類負荷的上限─2度，便是21世紀全球各國的首要之務。

目前全球運用較為廣泛的替代能源包括生質能、水力和地熱發電。雖然台灣現在仍以核能與火力發電為主，但也在積極發展太陽能、風能與水力發電。

想要順利地發展替代能源，除了仰賴企業的投入，政府政策的支持推動也是關鍵因素。

當我們能脫離對化石燃料的依賴，讓替代能源商業化、降低生產成本，大量且普遍的使用，人類才能更永續的生存下去。