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經濟部能源局業界能專計畫10年有成 邁向大型化發展

本文共4367字

經濟日報 陳華焜

經濟部能源局為協助臺灣能源業者厚實技術研發能量,落實政府「創能、節能、儲能與系統整合」綠能產業發展政策,自民國102年推動「經濟部能源局業界能專計畫」(簡稱業界能專),對於業者提出的綠能相關研究計畫,提供專業的意見引導及適切的補助經費,10年累積下來,已經大幅提升綠能產業關鍵技術研發能量。

經濟部能源局業界能專計畫主視覺。  中衛中心/提供
經濟部能源局業界能專計畫主視覺。 中衛中心/提供

業界能專執行單位財團法人中衛發展中心表示,該計畫執行至今已邁入第10年,各項制度與作業上均獲得申請廠商的肯定,統計申請案件數將近500 案,累計補助件數243案、289家廠商參與計畫,補助金額達到新臺幣17.8億元。整體推動成效已充分展現,也深獲社會各界高度肯定與讚賞。

推薦

中衛中心指出,為提升綠能產業技術質量,激勵指標廠商提出大型研發計畫,提供較高的補助金額,自107年度起取消補助上限,將計畫區分為一般型計畫及大型計畫,完整訊息於業界能專計畫官方網站公告周知http://www.etp.org.tw。

能源局表示,能源轉型就是政府重要的施政目標,臺灣要在2050年達到「淨零排碳」的目標,政府也在今年3月公布「淨零排放」的路徑圖,向國際展現臺灣推動轉型的決心。能源局說,在這樣的大趨勢下,未來能源科技的發展將是日新月異,業界能專未來也將朝向大型化、前瞻化邁進,讓各個領域的業者,於不同領域發光發熱。

能源局進一步指出,過去這幾年來,在政府及各界的共同努力之下,一直在加速再生能源的發展進度。今年更是能源局發展綠能以來,成長速度最風光亮眼的一年。截至8月,整體再生能源的設置量已經達到12.8GW,未來會持續投入前瞻技術研發,用科技力進一步驅動能源轉型的步伐,為環境永續、產業競爭力更盡一份心力。

放眼未來,政府將投入更多資源,鼓勵企業朝向開發能源科技創新應用與提供相關服務,並就能源領域之前瞻技術、創新應用、關鍵技術研發、產品或技術加值與系統整合的開發及示範驗證等面向,提供多元補助,以期加速綠能產業技術發展,強化國際競爭力。

業界能專亮點計畫成果案例

友達光電創儲能解方 促進綠能普及化

臺灣屬於孤島型電力系統,再生能源發電的間歇性,恐將造成電力系統不穩定,因此儲能的重要性日漸增加。為提升再生能源發電與電力系統的穩定性,友達光電開發創能與儲能整合解決方案,經由創新的整合功能開發,為台灣綠能開創無限可能。

友達光電創儲能解方,促進綠能普及化。  中衛中心/提供
友達光電創儲能解方,促進綠能普及化。 中衛中心/提供

友達憑藉豐富統籌經驗及技術優勢,從供應高品質模組硬體、跨足電廠投資、興建及營運維護,並整合軟硬體資源及合作夥伴,掌握電廠的創能及儲能管理系統,並提供全方位的創儲能整合解決方案,以降低再生能源對電力系統造成的衝擊,發展安全、穩定、最具效益的整合系統並加值產品功能,解決儲能系統成本高昂、安全性、以及長時間運轉不確定性等問題,期在追求綠色能源普及化,兼顧電網穩定與環境友善。

友達以智慧製造與智慧能源管理為基底,創新研發並輸出技術,建置100kW/196kWh儲能系統,並且併聯於188kW太陽能系統,透過全年不停線的持續運轉,加速產品驗證與改善,開發光電與儲能整合系統產品,將建置成本降低達25%以上,並整合安全監控與自動測機功能提升系統安全性,以及透過AI故障電池預測與系統運維自動派工、自動驗收,提升長時運轉的可靠度,同時開發儲能電力品質改善技術,提升儲能系統應用價值,有效提供客戶適合且完整的儲能解決方案,以奠定未來再生能源與儲能整合的標竿電廠。

友達提出的創儲能整合解決方案產品開發與驗證計畫將應用於光電結合儲能電廠,提升電網饋線容量利用率,亦可整合企業光電儲能提升綠電自發自用率、電費優化及滿足能源轉型需求,在全球淨零減碳趨勢下,加大產業供應鏈綠能效益,提升企業國際競爭力。

台達電物聯網平台 智慧場域最佳助力

台達電子整合定位、多功能感測裝置與大數據分析,將智慧燈控系統發展成為物聯網資訊連結的基礎平台,提供人員定位與辨識功能。除支援出勤、簽到、安控保全、協尋、管制等管理作業,提供辦公與居家場所的安控保全、照護等功能,還可透過雲端系統,以大數據進行人員的時間熱點、軌跡熱點與停留熱點分析,作為商業空間的客流預估、主動推播、及場域佈置規畫等應用。

台達電物聯網平台,智慧場域最佳助力。 中衛中心/提供
台達電物聯網平台,智慧場域最佳助力。 中衛中心/提供

人員定位、管理在商業空間、辦公室與家庭的應用與日俱增。智慧型管理系統的目標是為人服務,其決策的核心是以人為本,因此對於人員的感知,包括位置、狀態、身份等,是支援系統進行智慧決策的關鍵。

目前智慧建築、智慧家庭、智慧醫院等市場前景看好,隨著物聯網(IoT)時代來臨,定位技術的延伸應用更具無限想像空間。然而既有的室內人員感知技術仍然分別存在著不同的缺點。

台達電子是全球最大的電源管理與散熱解決方案供應商,近年來更積極佈局系統整合開發與服務。台達電子以具有IoT功能的LED燈具,建構成為室內空間的物聯網平台;透過具有資料橋接功能的無線燈控燈具,構成無死角的室內無線通訊網路。同時再以Beacon定位法實現室內定位功能,並透過無線燈控網路將定位資訊傳送至系統,建構了綿密、無死角的定位系統。

台達電提出的具人員管理功能之雲端照明控制系統開發計畫,結合智慧調光照明與室內人員定位應用,讓燈具除提供適時、適地、適量的舒適節能照明,還讓照明管理系統附加管理與安全功能,可支援人員管理、照護、安控保全等多方面的應用,滿足市場的技術需求。

友晁太陽能電池方案 大幅提升效能

n-型TOPCon太陽能電池類似p-型的PERC,都是藉由改善電池背表面鈍化來推升光電轉換效率,結構和製程高度兼容,許多設備可共用,是產業高度關注的下世代太陽能電池重點發展技術。友晁能源公司長期投入太陽能電池製程相關的雷射設備及電極材料開發,藉由太陽電池用新金屬化技術及材料開發計畫的執行,對於n-型TOPCon電池關鍵製程之一的低摻雜濃度、低p-n接合深度硼射極/受光面電極的組合提出解決方案。

友晁太陽能電池方案,大幅提升效能。 中衛中心/提供
友晁太陽能電池方案,大幅提升效能。 中衛中心/提供

友晁能源開發出低損傷的高均勻性355nm皮秒方形雷射光剝離技術及設備,可雷射剝除電池表面厚度約70-100nm的抗反射層/鈍化層結構,同時避免傷及其下方的硼射極p-n接合面。每片(6吋商用電池片,包含115條長度各150mm的線路)雷射處理時間不到2秒,可滿足業界量產需求。快速的雷射處理也減少熱量的產生並且避免熱擴散效應,降低表面損傷,電池的複合電流密度(Jo)可小於80fA/cm2。

同時開發出n-型TOPCon電池用受光面電極材料,包括收集光電流的副柵用鋁銀漿和提供高拉力強度的主柵用銀漿,改善不易控制的鋁-矽合金反應問題,可調控適當的鋁-矽合金反應區深度,並且避免形成中空的孔洞,燒結後的接觸電阻小於3mΩ-cm2,拉力大於2N/mm,可同時兼顧電性與可靠度。

本計畫提出下世代n-型TOPCon太陽能電池受光面表面結構處理的解決方案,開發出低損傷的高均勻性方形雷射光剝離設備以及電池受光面電極材料,並藉由工研院綠能所的電池製程平台進行測試及元件製程整合,已驗證電池平均效率可達22.6%,最高效率約23%。

東元矩陣轉換一體機 節能減排少廢熱

因氣候環境惡化與能源短缺,2050淨零碳排目標與歐美碳邊境調整機制是全球趨勢,其中節能可透過提高能源使用效率,減少能源消耗,或降低傳統能源的消耗量來減少碳足跡。

東元矩陣轉換一體機,節能減排少廢熱。 中衛中心/提供
東元矩陣轉換一體機,節能減排少廢熱。 中衛中心/提供

據國際能源總署(IEA)調查,全球終端用電有46%用於馬達設備。經濟部能源局歷年資料也顯示,工業部門用電占國內用電50%以上,其中馬達用電占工業用電的70%,從馬達系統-馬達與變頻器機電一體化(IMD)改善運轉效率與節能效益,驅動與控制的設計將是關鍵。

東元電機本次提出的高效能矩陣轉換式變頻驅動一體機開發計畫,將Matrix變頻器縮小整合於馬達的一體化設計,以SiC雙向功率元件實際合成及研製矩陣轉換器的主電路、驅動級電路、緩衝級及突波吸收電路等,並發展相關的切換策略以達到以矩陣轉換器驅動電動機的控速功能,同時具備高電力品質、能量回生,與高功率密度三大特性,搭配東元馬達優勢,將提升IE2馬達到IE4或以上的能效規範,達超高功率密度節能一體機。

本計畫開發完成後於永大電機進行電梯場域測試,在馬達煞車時,將能量直接回灌至電網,能量回生比例可達65%,而在一般的變頻器系統則為0%。此成果在專利佈局上,採用矩陣轉換器控制策略、轉換方法、DMCSVM切換法、電流諧波改善技術、馬達驅動一體裝置等,共提出專利8篇與2篇論文發表。

本計畫矩陣轉換一體機的優勢,可提供客製化和解決方案,先進的綠色動能,以節能、減排、智能、自動作為積極發展方向,落實政府政策響應節能減碳,改善電力品質,減少廢熱產生,並致力國際新興市場的開拓。

中鴻跨足綠能 推地熱鋼管國產化

中鴻公司為專業的鋼鐵產品供應廠商,主要產品包括熱軋、冷軋、酸洗鋼捲及鋼管。目前擁有兩間鋼管廠,分別設於高雄大發工業區及彰化彰濱工業區,主力產品為API(美國石油協會)石油用鋼管,為國內具備最完整鋼管尺寸供應能力的製造廠。除API石油用鋼管,亦積極開發其他高規格的鋼管產品,並陸續通過CNS正字標記、JIS Mark及紐西蘭FPC等產品認證,未來將積極朝向智慧製造的目標前進。

中鴻跨足綠能,推地熱鋼管國產化。(中鴻鹿港鋼管廠之俯視圖)。 中衛中心/提供
中鴻跨足綠能,推地熱鋼管國產化。(中鴻鹿港鋼管廠之俯視圖)。 中衛中心/提供

中鴻公司累積30多年的製管工藝技術,並借助中鋼母公司在鋼管原料的研發優勢,目前已能穩定生產多種規格用途鋼管,例如石油井用管、石油輸送用管、機械結構用管、建築結構用管。有鑑於AI技術逐漸應用在製造產業,具有精進生產品質及降低成本的優點,中鴻公司遂透過經濟部能源局業界科專的申請與補助,結合產、官、學、研的能量,將智慧製造技術導入製管產線,同時爭取API鋼管應用在國內地熱井的機會,讓鋼管的用途由化石工業走向綠能產業。

鋼管產線進入智慧製造的門檻較高,中鴻公司與高科大模具系合作研究,首先建立3虛擬產線,並利用CAE分析出關鍵製程參數,最後透過光學影像及壓力傳感器逐步完成大數據資料收集。此外,在產品開發階段,透過電腦模擬方式確認其生產可行性,而在生產過程中,亦設立戰情中心以監控各項關鍵製程參數,以上智慧製造技術的引進,皆有助於提升製管成形品質與減少生產損耗比率。為進一步發展地熱鋼管的綠能產品,中鴻公司在金屬中心及中鋼公司的協助下,深入研究國內東部及北部的水質腐蝕與結垢特性,並開發更適用於臺灣地質環境的鋼管材質,另結合國內車牙、接頭鎖固及雷射切割等廠商,建立鋼管二、三次加工鏈,讓國內擁有鋼管自主供料及維護能力。

透過能源局業界科專計畫的輔導,讓中鴻公司的國產化地熱鋼管順利於109年取得全陽公司於臺東金崙地熱案場,及倍速羅德公司於花蓮紅葉案場二個成功使用實績,其中全陽金崙地熱發電廠已於111年11月正式併網商轉,裝置容量為500kW。此一重要里程碑的達成,宣告國內已擁有地熱井管的自主產製能量,期待未來制定國家地熱能源的管材標準後,除可取代低價進口且品質參差不齊的無縫鋼管外,亦可提升鑽井工程品質及加速臺灣地熱能源順利發展。

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