太陽能光電/熱水複合系統技術發展介紹

刊登日期:2015/5/5
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前 言
我國能源供給超過 98%依賴進口,102年能源進口值占 GDP比重達 17.9%,且臺灣為孤島型獨立能源系統,能源供給易受國際政經情勢影響。另外,因應全球暖化問題與邁向非核家園之願景,近年來我國積極投入推動各類型再生能源開發。臺灣位於北半球,北迴歸線橫跨境內,日照相當充沛,非常適合推廣太陽能應用,包含太陽能熱水系統與太陽光電發電系統。

太陽能熱水系統與太陽光電發電系統的運作模式是不一樣的,其差別在於,太陽能熱水系統將太陽光轉換為熱能並儲存,屬於獨立型運作模式;太陽光電發電系統則以併聯型系統為主流,將太陽光轉換為電能並併入電力系統。據筆者觀察,臺灣地狹人稠,建築物屋頂面積固定,隨著太陽光電發電系統設置的普及,未來太陽光電發電系統與太陽能熱水系統設置會有屋頂空間競合問題,且因兩者安裝高度不一、顏色及造型不同,造成民眾選擇設置困擾。因此,若結合兩者之功能於一體,可有效提升太陽能利用效率,是一個極具市場潛力之綠色環保產品,將可提供民眾太陽能應用的新選擇,並創造更多的太陽能產業價值,值得投入更多研發並提升其太陽能效率。

太陽能光電/熱水複合系統
太陽能光電/熱水複合模組為利用太陽能最有效的方法之一,早在 1970年就開始有許多 PVT 相關研究理論報導。PVT 模組主要可分為四類:液體載熱型 PVT 模組( PVT Liquid Collector )、空氣載熱型 PVT 模組( PVT Air Collector )、具熱回收通風式 PVT 模組( Ventilated PV with Heat Recovery ),以及聚光型 PVT 模組( Concentrating PVT ),如圖五所示。


圖四、太陽能光電/熱水複合系統架構


圖六、常見的熱水用PVT模組斷面設計

國內外技術發展與商品現況
目前國際間已有多家廠商投入 PVT 產品開發,例如以色列 Millennium Electric 公司開發無面蓋的 MSS( Multi Solar System )模組;荷蘭 PVTWIS 公司則是發展有面蓋的 PVT 模組;德國 Wiosun 公司從 2008年開始生產 PVT 產品,宣稱其模組熱效率可高於 70%;美國 Power Panel 公司更宣稱其產品之太陽能總效率高達 80%。另外,中國 Helios 公司、TES公司,以及義大利 Fototherm 公司、土耳其 Solimpeks 公司亦推出多款 PVT 產品,彙整市售 PVT 產品規格如表一所示。

國內產業面臨技術瓶頸與機會
國內發展PVT產業面臨下列問題:①國內尚未制定 PVT 模組相關的 CNS 規範標準;② PVT模組發展屬市場初期,需加強教育民眾使用認知及設備補助;③產品驗證檢測費用及模具開發費用高昂;④國內對熱需求較高緯度國家需求低,國內市場較不容易推動;⑤國外已投入 PVT技術研發多年,臺灣技術遠落後國外,需政府大力支持;⑥ PV模組封裝技術與太陽能集熱器封裝技術之製程整合……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:柯文清、嚴坤龍、何欣怡、楊雅如 / 工研院南分院,吳英龍 / 安集科技股份有限公司
★本文節錄自「工業材料雜誌」341期,更多資料請見下方附檔。


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