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氫能聚落的誕生——挪威迷你島Utsira

2006/10/05 經濟部能源局 點閱人次: 305

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▓撰文:張憶琳 ▓圖檔來源:www.hydro.com

2002年一場在挪威西南方的迷你小島Utsira因躲避暴風雨的邂逅,意外地將Utsira造就成全世界第1個氫能聚落!燈塔小屋裏,一位是在全球擁有3萬6千名員工的能源與鋁礦供應巨賈Hydro,一位是深具綠色科技眼光的村民代表主席,隨著風雨聲中的相談甚歡,供應10幾戶人家生活所需的前衛能源藍圖於焉誕生。

挪威Utsira島上居民約250人,長年依賴1條源自挪威本土約18公里長的海底電纜供電。2004年夏天,經由村民、挪威政府與幾個企業2年多來的通力合作,運用結合氫能與風能的先進科技,終於實現了整個村落能源自主的心願。

Utsira固然具有與生俱來的風力優勢,如果僅單純發展風能,仍不免有時須面對風力不足之苦。因此透過氫能與風能結合運用的示範計畫,將豐沛風能電力轉化為化學能,以氫氣形式儲存起來,等到風力不足時再將氫氣轉換回電力,供應民生所需。然而,Utsira案例的經典所在,是它完全可以達到能源自主的境界,有時甚至可以將剩餘電力經由海底電纜,外銷回挪威本土。就在2年示範期間已屆滿的2006年春天,Utsira村民代表主席信心十足地向所有對該項系統懷有疑慮的人士喊話:「歡迎親身體驗!」同時希望該項示範計畫可以成為解決Utsira能源自主的永續系統;由此看來,不難體會其成功與引人入勝之處。

築夢有成,能源終自主

Utsira島全年的用電量約在3,500千度(MWh,千瓩時)左右,用電高峰發生在冬天,最大尖峰用量為900瓩;最久的無風期則依據長期統計為2天。參與該項風能與氫能整合發電系統規劃的工程師,根據當地如前所述之用電需求、風力發電潛力以及氣象特性等數值,進行電腦對負載變量模擬分析,設計出最適當的設備規格。

由於自然氣象條件良好,Utsira島具備利用風能的優勢。但是風力間斷性的特質,使得單獨使用風力機時,會遭遇到風大期間將浪費許多所產生的電能,而風小或無風期間,又面臨無電可發的窘境,氫氣於是成為穩定電力供應的最佳使者。於是,在符合噪音標準40dBA的原則下,電力系統平日將島上的風,經由2座裝置容量為600瓩的風力機發出電力,供應島民日常生活所需;而在風強的日子裡所產生的多餘電力,則透過電解器將水電解為氫氣,由儲氫裝置收集儲存起來以備無風之需。當風力機因無風或弱風無法發電時,燃料電池與燃氫發電機隨即將儲存起來的氫氣,轉化為電能,代替風力機供應電力。

工程師同時在系統連結至挪威電網前,裝置了1套電流控制設備,使得原本負責輸送挪威本土電力至Utsira的海底電纜變更為全新任務:即將島上多餘電力輸送回挪威本土。如此一來,整個發電系統不但100%充分應用新及再生能源穩定供電,也讓Utsira島達到完全的能源自主。

締造全球第1,深耕氫能社會

由於規劃之初嚴密的精算與設計,不但實現了Utsira長久以來對能源自主的期望,甚至還有能力出口多餘電量,回賣給當初百分之百依附的挪威本土發電廠。該項示範計畫雖然2年投入的資金約在600萬美金之譜,但是做為全世界第1座成功地全幅實務運作之風能與氫能整合電力系統,不但已經讓挪威政府更具信心地,於2005年繼續開發奧斯陸至西岸史塔芬格(Stavanger)的示範性氫能高速公路,對於未來發展氫能社會的意義,更有其至高無上的價值。

再者從財務面來看,Utsira非但不必再支付向挪威本島購電的成本,還可以出售多餘電力並且獲得利潤;再加上旅遊業日益增多的「綠色遊客」,對於參訪綠色標的物特別感興趣,也為Utsira帶來了更多的觀光收入。

有趣的是,Utsira剛好是「偏遠地區公用事業系統」英文寫法的字首縮寫:「Utility Systems In Remote Areas」,似乎老天早已做了巧安排,預示著氫能社會將由此起源。

世界各地有許許多多類似Utsira一樣的小島,具備充分的再生能源應用條件,卻因其間斷性電力供應的先天缺失無法利用。現在,由於氫能科技的發展,已經讓這些島嶼實現能源自主的願景,逐漸露出曙光。只是,科技研發必須在各項裝置、設備與基礎建設之設計上繼續努力,以降低成本、增加使用的便利性並且強化安全度,氫能才有被廣泛應用、使人類邁入氫能世紀的機會。(作者為工研院能環所研究員╱參考文獻:http://www.hydro.com/en/press_room/features/utsira_lighthouse.html 、Hagen, E., The Utsira hydrogen-wind power program, Clefs, CEA, winter 2004-2005)


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