學習資源搜尋

淺談我國綠能科研投入情形

2020-02-17

黃至弘 前副主任

綠能科技產業推動中心技術發展組


工業革命以來,因化石燃料使用、畜牧業與工業生產等人為活動,導致溫室氣體排放直線上升,增強了既有溫室效應,有可能導致嚴重的環境生態浩劫。鑑此,全球能源政策以降低溫室氣體排放、提高再生能源占比、提升能源效率及綠能應用等面向規劃,期有效達成能源轉型。

我國98%能源供給仰賴進口,其中90%為化石燃料,考量溫室氣體減量需求及提升低、零碳能源供需應用之趨勢,我國能源轉型政策方向,以減少煤炭使用(減煤),增加天然氣(增氣)與再生能源(展綠)等低、零碳能源為基礎,達成電力穩定供給、低碳低空污之目標。

為落實能源轉型目標,行政院提出「綠能科技產業創新推動方案」,以國內綠色需求為基礎,強化人才培育,引進國內外投資,期帶動我國綠能科技及產業躍升,實現「綠能推動」、「產業發展」與「科技創新」三大願景。此外,也藉由方案推動,與各部會及台電公司共同解決能源轉型過程中所面對的「空污」、「溫室氣體(GHG)排放」、「電力供應品質(缺電限電)」等議題,並配合未來電業市場的開放,提供必要的技術支援。為此,政府投入科技預算、石油及能源基金、前瞻特別預算等資源於技術研發、示範驗證、產業推廣、政策導引、策略研擬、人才培育、基礎建設等面向與配套措施(如圖一),解決產業需求與面臨之障礙,並協助產業降低綠能應用成本與擴大創新應用,具體包括:

 

圖一、我國目前能源轉型與綠能科研投入情形關聯圖

 

一、開源-發展再生能源

發展再生能源,需要技術研發、示範驗證、獎勵補助、檢測驗證、法規制度等各面向之配合,方能有效推動。

(一) 技術研發:主要由科技部及經濟部補助國內學研單位主動研發前瞻、關鍵或應用技術,亦或提供產業協助,主題包括太陽能(如:高效率模組、農/漁電共構等)、風力發電(如:風場運維、港灣維護等)、生質能源(如:中長碳鏈油品、醣類、沼氣等相關技術)、地熱能(如:發電機組、場域探勘等)、海洋能(如:波浪發電、洋流發電),以及氫能與燃料電池(如:電解水產氫、電池組與模組化等)。此外,經濟部也鼓勵產業投入開發及時性或可商品化技術、創新應用及服務等項目,提升我國能源科研實力,帶動產業發展。

(二) 示範驗證:除了學研單位與產業共同推動的大型示範驗證場域,經濟部另於沙崙智慧綠能科學城D區打造一示範場域,快速推動可產業化之技術(TRL 6-8),建立大型應用系統及整合介面示範驗證,做為國際推廣的展示基地,提供完整測試、驗證、體驗等服務。目前規劃項目包括:太陽光電示範場域技術、燃料電池技術平台與示範系統、多元應用PV系統、PEMFC熱電共生(CHP)應用等,未來可依科學城整體規劃以及國內外科研進程滾動調整示範項目。此外,農委會在「以農為本、優先;綠電為輔、加值」的原則下,亦規劃推動農電、漁電、畜電等共生先導系統之示範驗證,未來成果可供政府及業者參考。

(三) 獎勵補助:經濟部以作業及環境營造、再生能源設置等項目為主,獎勵補助太陽光電環境建構及系統高值化、生質能示範、定置型燃料電池發電系統示範等項目。

(四) 檢測驗證:專案融資貸款及保險風險管理是再生能源大量佈建時的重要一環,故經濟部規劃再生能源投融資制度研析與示範、建立離岸風場專案及太陽光電系統檢測等認驗證能量,使我國再生能源驗證能量可與國際接軌,並提供可靠及可信賴之技術評估予國內金融及保險業者做為依據,降低建置之自籌資金額度與風險,健全國內綠色金融投資之運作模式,吸引國內外再生能源開發資金投入。

(五) 法規制度:產業之升級轉型推動,涉及範圍包括政策目標訂定、標準法規建立、產業環境障礙等等,因此,經濟部密切掌握再生能源產業發展現況,並媒合各類資源以解決產業所面臨的問題。此外,也推動再生能源憑證制度,可驗證再生能源設備及發電量,證明其再生能源之環境效益,建立自願性的再生能源市場,提高投資再生能源設備意願。

(六) 環境建構:交通部配合離岸風電營運以及天然氣接收站作業需求,投入觀測樁、陳列雷達等設備系統以觀察海氣象及船艦偵側,並模擬海岸漂沙變化及港區腐蝕等情形,進而協助維護台中港之航運安全、港運發展及環境保育。

 

二、節流-節約能源與減碳排放

整體策略係由節能技術研發與管理推廣(包括:示範應用、獎勵補助、教育宣導與政策支援等),循序漸進形成規範與標準等強制性法令,推動各能源消耗部門具體作為,最終持續循環精進,以達成國家節能減碳目標,持續推動國家能源永續發展。

(一) 技術研發:主要由科技部及經濟部補助國內學研單位主動研發或提供產業協助,主題包括冷凍空調(如:空氣循環、高速流體機械等)、固態照明(如:DC、LED、網路架構等照明系統,以及燈具、智慧化、可變光型等輔助技術)、工業節能(如:乾燥除濕、餘熱或壓差發電、蓄熱燃燒、製程節能等)、住商節能(如:建築隔熱、環境管理控制等)、能源管理(如:虛擬電廠、智慧電表加值應用、電能轉換等)、碳捕存(如:化學迴路燃燒、二氧化碳再利用等)等領域,可做為未來各項策略與配套支持措施之基礎;原能會則投入低成本智慧節能膜技術,未來有機會從建築方面強化節能效益。此外,經濟部也鼓勵產業投入開發及時性或可商品化技術、創新應用及服務等項目,提升我國能源科研實力,帶動產業發展。

(二) 管理推廣:搭配上述節能技術研發,經濟部輔以能源查核與輔導、強制性規範與標準、教育宣導與政策支援、節能示範與補助以及減碳措施支援等五大領域,各項策略依階段循序漸進形成強制性規範與標準,逐步推動。此外,也推動智能電動車輛產業,透過產業輔導推廣、零組件共通標準建立、產創輔導及開發補助等,幫助傳統車輛產業轉型為智能電動車輛產業,拓展海外產業鏈市場。另,交通部針對「溫室氣體減量及管理法」法定之研議工作,以及配合行政院空氣污染防制,研議運輸節能減碳暨減污措施,同時聚焦於運輸業經濟模式,協助經濟部深化運輸節能成效。

 

三、保險-儲能

由於鋰電池具有能量密度高、操作電壓高、壽命長、可多次充放電等相對優勢,故國內儲能領域之發展仍以鋰電池為主流,包括中研院、經濟部、科技部等單位均投入關鍵技術(如:高安全性/低成本之正極、負極、隔離膜等材料)及下世代應用(如:固態/膠態電解質)等方向研發,經濟部亦投入電池標準及檢測技術,並以電力系統為標的,建立儲能設備示範與性能驗證平台;原能會則投入釩液流電池研發,並與超級電容、鋰電池、燃料電池以及分散式再生能源等系統整合應用,共同建立可供電網、再生能源電廠、移動式載具等系統所需之複合型儲能技術與能量。

 

四、生態系-沙崙智慧綠能科學城

為建置一完整由上而下之總體綠能研發及產業化生態系,各部會投入資源以打造沙崙智慧綠能科學城,做為研發、示範與展示能源轉型成果之實證場域,包括科技部(C區管理機制、技術研發、服務平台與環境建置)、原能會(技術發展與服務平台)及經濟部(D區技術示範與產業化驗證平台)等,研發項目除了前述的再生能源、節能及儲能技術外,亦有如區域電網韌性、用戶端自動需量反應(Auto DR)管理、電力交易與配電調度應用、智慧區域電網通用型作業系統等微電網架構所需的各項科研或示範應用,期於區域內落實此一生態系,並以其為我國綠能推動核心,向上游連結學界、向下游連結產業聚落與園區,進一步發揮整體方案連結在地、連結國際、連結未來之功效。

 

五、 其他

除上述項目外,人才培育與重要基礎設施亦不可或缺。例如,教育部以區域特色為基礎,整合大專院校軟硬體實力以建立符合在地特色且兼具常設教學、示範及推廣功能的「實踐基地」,落實綠能科技系統的在地實踐。此外,亦運用「產學合作培訓機制」,針對業界需求,夥伴大學獨立或共同開設專業技術訓練課程,學生可跨校修讀,且確保結業後取得相關認證及實習就業,為產業所用。科技部則建置光子源周邊光束線實驗設施,以滿足學研界對探索前瞻創新領域之技術需求,範圍包括:提高燃料電池性能和穩定性、提昇太陽能電池元件性能、研發新世代節能元件與新穎材料、製備高性能及高安全性之鋰電池與電容器元件、超高強度鋼片與高效率電磁之綠色鋼材、奈米電子節能表現研究等。