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解決再生能源供電不穩定的技術

2016/04/05 經濟部能源局 點閱人次: 464

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整理/黃釋緯 圖片提供/達志影像

大家都存在既定的印象,再生能源如風力及太陽能,有間歇性發電的問題,是看天發電的能源。因此,現行的再生能源發電,仍需要有傳統化石能源做為備援電力才行。由於現行電池的儲能成本仍高,使得再生能源發展受到一定的限制,其實仍有很多既有技術或可解決上述問題。

由美國史丹佛大學(Stanford University)馬克.雅各布森(Mark Z. Jacobson)教授所帶領的研究團隊對再生能源的儲能應用進行研究,分析美國在2025至2050年將如何達成100%再生能源利用,研究指出其可行性相當高,那到底是如何辦到的呢?

電、熱、冷轉換,提高能源可靠度

該研究分析美國2050至2055年間的電力需求,參考民眾對電力與冷暖氣使用行為的時間序列資料,認為不必使用高成本的電池儲能技術,便能以現有的儲能技術將再生能源產生的電力轉化為其他能源形式,使其可於再生能源無法運用的期間,再加以利用,這就可以解決再生能源發電的不穩定性及無法儲存的課題。

問題的重點在於數據分析!

再生能源技術可以取代傳統能源,但是花費代價不小,比如說電費成本較高,先期安裝成本昂貴等等。因此,長期規劃導入再生能源時,應該就國家的能源使用模式進行模擬,也要瞭解再生能源的發電潛力,然後才是分析大量利用再生能源是否對電網造成不穩定。雅各布森教授認為,需要整合較為低成本的儲能技術及需量反應,即使大家使用再生能源,也可以維持電網的穩定性。

舉例來說,可以將夏天的熱存到冬天來用,亦即將夏天屋頂太陽能蒐集到的熱能,存在地底的岩層,然後在冬天使用暖氣,此技術上已可行。而太陽能所產生超額或成本較低的電力,也可以用來製冰,或在電價較高的時間(午間)做為冷氣用途,也可以將超額電力用於集中型的太陽能發電裝置或是抽蓄水力發電。而需量反應,就是移轉用電負載的管理措施,這有賴電廠提供充足的誘因。另外一個做法,就是以電製氫,再做成燃料電池。

將熱能存放在地底

雅各布森教授分析美國的案例,將前提假設定在2050年,整體社會全都進入電力時代,所有的汽車、火車、公車、產業及冷熱利用都是以電生成。再生能源以風力、水力、太陽能為主,運用前述的能源儲存作法,電網可以達到穩定。這可不是天方夜譚,加拿大DLSC(Drake Landing Solar Community)計畫(共有52個家庭)已在進行中,他們的做法是利用太陽能將水溫加熱至79.4℃,然後再儲存在約3.7公尺的地底下。這些夏天儲存在地底的熱能,足以供應整個冬天的熱需求。


關鍵字:再生能源,儲能系統,需量反應

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