跳到主要內容區塊 ::: 網站導覽 最新上線 熱門點閱 經濟部圖文懶人包 近期報導
經濟部能源局-LOGO 圖文懶人包
:::

固態氧化物燃料電池國際現況分析

2011/12/05 經濟部能源局 點閱人次: 717

字型:


▓整輯╱圖片提供:汪婉宜、鄭耀宗

固態氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)是一種利用固態陶瓷材料做為電解質的燃料電池技術,具有高效率、適用燃料多樣化與不需使用貴金屬做催化劑等優點,此外,運轉時的高溫也可應用於增加發電效率或熱源供應。小型裝置可用於家用熱電系統,中型裝置可做為醫院、旅館的分散式電源,大型裝置則可做為發電廠等,應用範圍及市場極廣,國際上相關產品及技術研發亦逐漸增加,為未來燃料電池市場主力之一。本文目的為瞭解主要發展國家針對SOFC的政策、成立的機構及其銷售市場規模,以提供臺灣在發展SOFC政策、補助方案上的參考。

國際發展現況

◎美國

國家能源科技實驗室(National Energy Technology Laboratory, NETL)為美國負責推動SOFC研究發展的部門,為讓產業、學校及研究機構更緊密地合作,NETL成立固態能源轉換聯盟(Solid State Energy Conversion Alliance, SECA),SECA計畫目標有以下3項:降低SOFC製造成本與發展煤碳氣化、燃料電池複循環發電系統(Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle, IGFC)與核心技術研發等。

美國政府在SECA組織中負責管理與協調研究團隊之合作、決定技術發展優先次序及方法,另有廠商組成的產業團隊,及由學校、國家實驗室、小型企業與研究機構組成之核心技術開發團隊。當中產業團隊負責硬體設備及市場滲透等議題,主要參與成本降低研究計畫與IGFC開發計畫;核心技術開發團隊則依據不同議題,合作進行應用技術開發。核心技術計畫之發明,由所有計畫成員共享,透過智慧財產權條款,使參與計畫之廠商團隊分享成果,加速研發進展。

根據2010年SOFC全球市場報告資料顯示,2007年美國市場SOFC銷售額為543萬美元,2008至2010年的銷售額分別為:791萬美元、1,112萬美元及1,527萬美元。以目前銷售量狀況推估,預計在2015年時,銷售量將達到4,680萬美元。

由於全球對於SOFC裝置的需求仍在擴大,美國持續進行SOFC系統開發,預計在未來5年內會有大型電力公司參與研究,嘗試使用SOFC代替原有發電方式;再者,美國有許多SOFC主要研發廠商,持續研發及競爭的結果,驅使SOFC市場發展。雖然日前SECA遭到國會刪減預算,但在未來仍具有SOFC技術的領先優勢。

◎日本

SOFC技術由日本獨立行政法人新能源產業技術總合開發機構(New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO)負責推動。SOFC研究屬於NEDO燃料電池與氫氣技術開發架構之下的子題,主要研究項目有「SOFC系統重點技術開發」和「SOFC實證研究」,介紹如下。

一、SOFC系統重點技術開發

目前系統的耐久性、可靠度仍未經驗證,成本亦偏高,此計畫之目的即結合企業、研究單位及大學參與基礎研究與重點技術開發,尋求上述問題之解決方案。計畫期程自2008年起,為期5年,過去3年累計為36億4,500萬日元。

二、SOFC實證研究

為瞭解SOFC系統設置在一般家庭的實際負荷環境中可能產生的問題,並設法改善。透過此計畫可蒐集運轉數據,分析系統改善關鍵技術,解決可能產生的問題,為將來商業化做好準備。計畫期間自2007年起至2011年,共計4年,預算合計約為29億4,800萬日元。

據2010年SOFC全球市場報告分析,2007年日本市場SOFC裝置的銷售額為633萬美元,直至2010年的銷售額為1,578萬美元,約為2007年市場之2.5倍,以目前銷售量狀況推估,預計在2015年時,銷售量將達到4,562萬美元。

日本在歷經福島核災後,雖無法立即廢核,但能預見日本評估未來能源發展時,勢必增加替代性能源之比重以取代核能。另外,日本目前是全球SOFC示範運行規模最大的國家,目前示範運行計畫即將結束,預估2012年開始制定相關標準,雖然日本研究SOFC起步較晚,但在政府支持、補助政策及產業合作下,相信未來發展性絕不遜於美國和歐盟。

◎歐盟

歐盟在SOFC應用技術研究上,以一整合型框架計畫凝聚各界資源,達到最大研究效益,自FP5(Framework Program 5)即開始補助SOFC技術研發與商業化相關研究,補助項目包括:可靠度提升、系統及材料開發、成本降低、模擬研究等。FP6進一步針對定置型應用改善材料以降低劣化、成本降低、低溫SOFC系統、發展MW級SOFC系統、小型熱電共生系統與量產技術等。目前FP5、FP6計畫均已結束。研究在FP7(2007至2013年)繼續進行,18個相關的計畫已獲得補助,進行內容包括:製程方式選擇、燃料循環管理、示範運行、可靠度分析等。

整體歐盟市場於2007年的銷售額為1,285萬美元,至2010年時,市場銷售為3,567萬美元,成長了2.7倍,並預估在2015年時達到1億216萬美元,預估成長約為2007年的8倍。

於歐盟市場中,又以德國、英國、法國及義大利之銷售為大宗。於2007年,德國在整體歐盟市場銷售額占37.35%、英國為28.25%,至2010年,德國占歐盟市場的比例為42.36%,上升5個百分點,而英國卻下降1.87個百分點為26.38%。可以觀察到歐盟市場主要以德國為主,預估德國市場到2015年的銷售額將會提升至4,197萬美元左右,主導歐盟SOFC市場的成長,其餘如英國、法國則是持續穩定其市占率,分別為26.94%及18.47%。

雖然示範運轉的啟程略晚於美國及日本,但歐盟在技術及材料研發上具有深厚基礎,近幾年內開發進度大幅超前,此外,歐盟重視綠能能源發展,期望以新能源取代原有碳能及核能發電廠,促進SOFC技術研發及示範運轉之進行,希望未來能趕上SOFC產品商業化的腳步。

結語

臺灣SOFC技術發展與各國相比,在進程上有相當的落差,多數國家已開始進行示範運轉計畫,並預計結束後著手制定產品相關安規及標準,甚至進入商業化階段。而目前臺灣SOFC市場尚處於研發階段,主要由核研所開發SOFC,其餘尚有高力、保來得、康舒等公司參與美國Bloom Energy組件之生產與供應。因此,在瞭解各國政策、市場之後,未來建議政府制定相關政策,扶植學界、國家級實驗室以及產業界對SOFC相關研究,若能在材料研發上有所突破,加速SOFC的產出,將有助於增加臺灣產業在SOFC市場的利基。(作者任職於台灣經濟研究院)


關鍵字:固態氧化物燃料電池,SOFC,國際發展,研發計畫

文章分類 焦點精選
活動快訊
能源FAQ
能源E觀點

網站選單 關於能源報導 全文搜尋 聯絡我們 友站連結 FB粉絲專頁 網站導覽 經濟部圖文懶人包