车诺比、福岛核灾事件后,满目疮痍的景象震慑人心,不少民众因为核灾、工安事故而丧失生命,让社会大众面对核能电厂这项「定时炸弹」,始终抱持存疑态度,引发各界热烈的讨论,但难道都没有替代性能源或新的能源技术吗?
为解决这项问题,加拿大政府研究组织(Policy Horizons Canada)在 MetaScan 3 的研究项目中,公布能源技术中 3 个关键领域,包含储存、智慧电网和发电,并提出 17 种新兴能源技术,让新兴能源有更多发展的可能性。
以下分别为储能、智慧电网和发电领域的新兴能源技术,这 17 种能源技术将改变现有的产电、用电及储电模式。
储能
储能(Storage)是以较有成本效益的方式改善电池,包含使用新燃料等。
● 燃料电池(Fuel cells)
有别于一般电池,它属于绿色能源,产出电力后会产生水与热,及少量二氧化氮和其他物质,对环境的污染比较少,而燃料电池利用氧化还原反应,把燃料中的化学能转换成电能,能提供稳定的电力,可应用在巴士型的车辆。
● 锂空气电池(Lithium-air batteries)
具有高能量密度,类似于汽油发动机的能量密度。
使用这种电池的电动车,充电一次后可行驶 500 英哩(约 800 公里),大幅增加电动车的续航力。
● 氢能源的储存与运输(Hydrogen energy storage & transport)
利用氢气化学反应后所产生的化学能转为电能, 是一种不会排放废气的干净能源 ,藉着能源转换组合,以减少能源耗损,并使储电量达最大化。
● 储热技术(Thermal storage)
将太阳能光伏发热系统与光热技术混合应用,当没有太阳的时候,也能从集热系统内得到电能。
智慧电网
智慧电网(Smart Grid)是指连结供电端至用电端所有设备,而形成的用电网路,并利用资讯整合分析,使电力资源达到最佳配置,藉以降低成本、提高用电效率。(就像 Elon Musk 旗下的 Solarcity 营运的业务项目就是智慧电网)
● 第一代智慧电网(First-generation smart grid)
电子仪表可以记录电能消耗,并且将讯息反馈,可以用来监控电能状况及计费。
● 分布式发电系统(Distributed generation)
目前为集中式的单一供电系统,若电网发生问题将牵一发动全身,若能将电网与分布式发电系统结合,将能增加系统的安全性及灵活性。
● 智慧能源网(Smart energy network)
将全球能源系统与电力设备转为能互换使用模式,让能源可以方便调度。
发电
● 潮汐涡轮机(Tidal turbines)
利用潮汐变化转为电能。
● 微型史特林发动机(Micro stirling engines)
利用气体在冷热环境转换时的热胀冷缩做功,输出机械能,整个过程将更安静、更有效率。
● 太阳能电池板的定位机器人(Solar panel positioning robots)
在不同天气下,能自动重新设定太阳能板,以达到能源的高效追踪。
● 第二代生物燃料(Second-generation biofuels)
取代第一代的粮食作物,以植物茎叶、林业剩余物等非粮食性作物,转化成纤维素乙醇和生物柴油等燃料。
● 第三代生物燃料(Third-generation biofuels)
改变藻类的遗传基因,培育出能直接生产氢气的高效藻类,或是利用能生成油脂的绿藻,生产成低硫、低氮的优质石油。
● 光伏透明玻璃(Photovoltaic transparent glass)
利用该设备将红外线等可见光线转换成电能。
● 天基太阳能发电(Space-based solar power)
在太空使用日光收集器,将能量发送到地球。
● 微型核反应堆(Micro-nuclear reactors)
将目前的 10 兆瓦电力提高至 50 兆瓦。
● 惯性局限聚变(Inertial confinement fusion)
一种核融合技术,利用雷射冲击波让含有氘和氚的燃料球产生高温及压力变化,引发核融合反应。
● 钍燃料发电(Thorium Reactor)
以低污染、高蕴藏量的钍取代铀、钸等核燃料,其可产生较少核废料,且不易制成核能武器,裂变后发电也较有效率。
上述的这些技术,据预估都能在 2030 年之前可以达成量产进入市场中。
从产电、储电到节电,新一代能源链将抛弃旧式机制的浪费与污染。随着经济不断发展,能源却逐渐减少的状况下,发展新兴能源产业已成为各国努力改善的重点计画,看完了这些新兴技术,不禁让人对未来的能源发展充满信心,希望各国政府将能源政策透明化,加强与民众沟通协调,以推行适用于国家的能源政策。
本文提到的新兴技术,相较于传统的发电模式,效能不仅提高,污染程度也更低,可作为现行产业发展之依据,也期盼政府积极利用自身的研发技术、制造能力,为新兴能源产业布局。