World Smart Energy Week 2017日本現場報導系列二

 

刊登日期:2017/3/3
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呂學隆、游勝閔、曾寶貞
 
PV EXPO展場巡禮
今年,KANEKA公司的展區相較於其他大廠雖然不大,但是參觀詢問的人潮非常多。該公司在現場展示一座接近全尺寸之獨特樣品屋,如圖一,提供的便是該公司對於零耗能屋(ZEH)的解決方案。其中,電能之來源為該公司特有的瓦型太陽能電池模組,除了原先的薄膜式瓦型模組,今年全新推出單晶矽瓦型模組,如圖二,能有更高的輸出瓦數,也可以單晶矽/薄膜瓦型太陽能模組混合搭配,在一般屋頂結構有些方位日照較不理想,此時運用薄膜太陽能電池則可以提供較多電量,如此可最大化利用屋頂之空間。瓦型太陽能模組使用在日本傳統木造屋上融合度高、不顯突兀,確實能提供一種額外的舒適質感,現場除了KANEKA之外,還有其他多家廠商,如F-WAVE等亦都有類似展出。
 
零耗能屋技術除了產電之外,節能也是一大課題。節能可分為兩項目,其中之一是低耗能電器,另外一項是台灣較為忽略的屋內斷熱,KANEKA針對內牆或是地板使用之絕熱材料也推出高規格斷熱產品,是一種多孔隙聚苯乙烯板材,據知有混合奈米粒子來降低輻射熱之影響,同時透過對熱傳導、對流、輻射三要素的抑制,其熱傳導率僅有0.022 W/m·k,對照一般空氣熱傳導率為0.026 W/m·k就可以知道該產品優異之處,絕熱性能好,可節省更多空調能耗。除了斷熱,再加上屋內熱管理,活用冷熱空氣對流機制,讓室內能有溫度較為穩定並且低濕度之功效。此外,KANEKA也利用薄膜太陽能電池製作成半穿透式玻璃帷幕,如圖三所示,雖然規格上顯示僅有10%可視光穿透率,但是與一般透過降低薄膜厚度之方法不同,此產品是以局部圖形化方式造就可視感,因此會有類似竹簾之質感,適合運用在BIPV之玻璃牆面上。
 
圖一、KANEKA的零耗能屋模型
圖一、KANEKA的零耗能屋模型
 
圖二、KANEKA的單晶矽瓦型模組
圖二、KANEKA的單晶矽瓦型模組
 
圖三、KANEKA的BIPV玻璃帷幕
圖三、KANEKA的BIPV玻璃帷幕
 
Next Energy 展出一種特別的多晶矽模組如圖四,可以看到cell以xy陣列排列,但是y陣列上沒有空隙,此模組製作是直接將PERC太陽能電池正面電極與另一電池之背面電極由邊緣疊合焊接在一起,造就y方向完全電池元件連接在一起而無空隙,如此能增加模組中cell的總面積達到7%,對於整片模組輸出瓦數能有不小的提升。另外,長州產業也不約而同地推出相同設計之模組,並說明是與Seraphim Solar System共同開發,其標準尺寸模組可以輸出高達345W,現場之展品觀看起來確實比傳統模組更有美感,兼顧視覺與性能雙重優點,後續可以持續留意是否有其他廠商相繼採用。
     
圖四、Next Energy的CHROS模組
圖四、Next Energy的CHROS模組
 
台灣參展廠商較為醒目的是新日光能源及元晶太陽能,此外,也有看到友達的IBC模組由日本模組廠展出,能輸出327W,而新日光展出包括高效率單晶、多晶PERC、黑晶片、雙面太陽能電池等模組,輸出表現均不遜於國際大廠,最高60片量產模組是採用半晶片進行封裝,增加電池面積,其最大輸出也可達到325W,同時新日光也展出HIT結構太陽能電池之研發結果,如圖五。其模組輸出甚至能達到328W,並且沒有光衰問題,能限制PID。此外,溫度對於效率之影響更小。元晶太陽能則展出60片305W產品,其中Bus Bar位置採用具光散射之結構以增加光電流,該公司預計兩年內可以提高輸出到315W以上,雖然沒有產出模組,但是元晶也有展示HIT solar cell具有22.5%之轉換效率,目前看起來台灣廠商在轉換效率超過22%之高效太陽能電池技術,如HIT、IBC均有著墨,未來一旦台灣家用太陽能電池普及後,高效率太陽能電池模組相信會有不小之需求量。
 
圖五、新日光能源展出的HIT結構太陽能電池
圖五、新日光能源展出的HIT結構太陽能電池
 
Battery Japan展場巡禮
作為業界當中主要產業活動的Battery Japan,往年持續吸引業界主要電池生產廠商參展,並且定期推出新產品吸引潛在顧客,或是與其他合作業者投入技術交流,在2017年包括Panasonic、豐田集團旗下PEVE、FDK、億緯鋰能等鋰電池廠商,以及其他電池技術,如Furukawa Battery等均有參與,台灣廠商部分也有如昇陽國際半導體、有量科技、長泓科技、長利科技等電池生產廠商參展,成為各方討論的焦點。
 
Panasonic由於相關業務橫跨太陽能、能源管理與電池生產等業務,因此在展會上主要是以再生能源以及能源管理的解決方案為主呈現,因此電池相關展出技術著重於儲能系統內容,該公司所展出的儲能系統統一提供10年以上無償保證,應用範圍橫跨小型商業行號或工廠應用(11.2kWh、16.8kWh、22.4kWh)以及可直接連結任何家用太陽能板之彈性設計機種(5.6kWh、11.2kWh),在參考該公司的儲能系統產品規格時發現,該公司將各項儲能系統產品分別在不同的假想運用環境下,提出儲能系統運作時的電力供應/消耗數值表現,且分別提出建議的串並聯解決方案以及相對應之系統成本,此種詳盡解說分析不同應用場域/使用情境與所需成本的做法,頗值得台灣投入儲能系統市場之廠商學習 (圖六) 。
 
圖六、Panasonic 2017年儲能系統產品部分規格與應用場域設計
圖六、Panasonic 2017年儲能系統產品部分規格與應用場域設計
 
PEVE(Primearth EV Energy)公司的業務範圍包含鎳氫電池與鋰離子電池,另外也投入HEV用電池管理系統的設計與製造工作,是由Panasonic與TOYOTA公司合資設立,也因此在整個集團定位上是支援兩家公司的動力電池業務為主,而因Panasonic本身已有動力電池業務,因此主要支援TOYOTA的HEV用電池生產,且電池技術橫跨鎳氫電池與鋰離子電池。該公司自1996年創立以來,已有超過一千萬輛HEV用電池組的生產與銷售經驗,可說是業界當中混合動力電池用鎳氫電池與鋰電池技術實力最為雄厚的廠商,本次PEVE所展出之內容為應用於無人搬運車(AGV)以及電動巴士用之鎳氫電池組(圖七),並將該公司應用於2016年新一代TOYOTA Prius的鎳氫電池組與HEV用鋰離子電池模組展出。在本年度較為特殊的是PEVE也有意將其過往長期累積的動力電池生產測試等經驗,設立電池相關測試實驗室來對外承接電池測試委託。
 
圖七、PEVE設計用於無人搬運車之HEV電池組
圖七、PEVE設計用於無人搬運車之HEV電池組
 
FDK在本年度展出的電池技術主要分為大型鎳氫電池系統與全固體電池系統。大容量鎳氫電池系統標榜電池容量與壽命較一般鎳氫電池更高,可應用於要求高度安全性與環境親和性的應用場域。至於在全固體電池部分,除了展出現有開發的概念樣品外,也正式在展會上對外發布Li2CoP2O7之全固體電池專用正極材料,以此種正極材料生產出之全固體薄型電池來說,厚度僅0.4mm,壽命最長可達5年,且經過多年發展也具備可彎折之特性 (圖八) 。
 
圖八、FDK展出之大容量鎳氫蓄電池與全固體鋰電池技術
圖八、FDK展出之大容量鎳氫蓄電池與全固體鋰電池技術
 
在其他廠商部分,億緯鋰能展出其應用於電子菸、智慧型手錶與行動電源之產品,該公司在今年度也首次將其應用於中國大陸新能源汽車之三元正極材料圓筒型18650規格電池與方形動力電池置於展場吸引討論;古河電池作為日本發展歷史悠久的工業用電池廠商,也展出其一系列的工業用電池、鐵道運輸工具用與太空用途相關電池技術。其中在本次展會上聚焦在Ultrabattery之上,此種電池一般在技術上屬於鉛酸電池的系統,又被稱為鉛碳電池技術,標榜可達成充電1C、放電1.4C的性能,較鉛酸電池性能優異,在0.23C放電下,循環4,500次後仍可保持70%之原有電容量,針對需要較高輸出性能的產品,也可達成在1C放電條件下,循環4千次後仍可保持70%之電容量 (圖九) 。
  
圖九、億緯鋰能展出之電子菸、智慧手表、智慧型手機等應用
圖九、億緯鋰能展出之電子菸、智慧手表、智慧型手機等應用
    
研討會場座無虛席
今年的Smart Energy Week大展一如往年,除了豐富的展場展示內容足供來場者掌握最新產品動向之外,主辦單位邀請到來自全球知名單位、產官學研的248位專家提供專題演講及研討會,更是吸引業內人士來此技術交流、吸收新知的最佳動力。
 
本次展會負責人Reed公司統括事務局長田中岳志在接受本刊專訪時表示,今年的Seminar除了邀請到經產省等官方代表就政策面做介紹之外,各領域的代表性企業亦都共襄盛舉。海外重要嘉賓包括西門子、三星SDI、Fraunhofer、Global Solar、GE等公司都遠道而來演講;在能源方面,東京電力、九州電力都提供公司策略與產業趨勢看法。另外,市調單位如矢野、野村、B3、SNE等研究單位均提供市場趨勢分析;日產、TOYOTA、BMW、Tesla等車廠亦都介紹了公司最新狀況。匯聚這麼多位專家於一堂十分不容易,主辦單位預估三天展會期間將有17,000名業內人士進場聽講。根據記者在現場的觀察,Keynote演講結束後排隊出場就耗時十餘分鐘,其參與之熱烈情況由此可見一般 (圖十 ) 。
 
圖十、不論Keynote講座(上)或研討會場(下)都座無虛席,豐富的議題設計與知名講者亦為吸引來場者的重要關鍵
圖十、不論Keynote講座(上)或研討會場(下)都座無虛席,豐富的議題設計與知名講者亦為吸引來場者的重要關鍵
 
第一天早上登場的首場Keynote 講座即邀請到日本經產省資源能源廳省能及新能源部長藤木俊光介紹日本在Smart Energy方面的戰略與今後展望。藤木部長就新能源方面指出,日本將在2017年4月起確立MW(Mega Walt)的交易規則,並展開統合管制創能、蓄能、省能的VPP(虛擬電廠)實證驗證。在2020年將設定VPP自立化的蓄電池價格目標,推動地產地消型的能源系統,並將邁向氫能社會。在FCV方面的目標是在2020年達到4萬台;2025年達20萬台;2030年的目標則提高至80萬台。由此目標可看出日本政府對於燃料電池車發展的策略動向。另外,在加氫站的部份,2020年的目標為160所;2030年為320所。
 
至於如何構築新能源系統,藤木部長提出如下幾項方針:1.利用IoT使能源做到最佳化,以平衡發電、蓄電與節電。2.熱的有效利用。3.與地區團體合作,建立動態性的防災系統,守護Service系統等。在熱的有效利用方面,他舉出過去尚未充分利用的能源活用,如以工廠排放的熱能應用在溫泉加熱等。日本松島市即建立成Smart 防災環保市(EcoTown)。至於地產地消型的能源利用則可提高經濟性。日本將在2020年的東京奧運時導入Toyota的氫能車100台。平成29年(2017)投入省能相關的預算為149億日圓;再生能源相關的預算投入為106億日圓;氫能社會預算268億日圓;而新能源的預算則為165億。
 
另外一場Keynote講座邀請到的講者則是國際能源總署前事務局長,現任笹川平和財團會長的田中伸男來剖析暴風雨中的能源戰略。田中會長一開場即提出川普政權下核能還會持續下去嗎? 2016年在低石油價格化的狀態下,他認為:油頁岩革命將讓美國在能源成本上持續站在有利立場。再生能源預估會比其他能源成長幅度大。能源部門要脫碳為時尚早;再生能源的下一步將是熱的利用。各國在能源方面的政策有再加強的必要;而石油的需求走向則尚有待觀察。他提出「石器時代的結束並非因為石頭沒有了」來點出產業趨勢的變化其實不能以單一面向做判斷。至於如何確保能源安全,田中會長認為應該要採多樣性的能源加上核能以為因應。在核能方面,至2030年將有大量的輕水爐會面臨廢爐的問題,取而代之的最好是較安全、便宜的綜合性高效爐。
 
核能發電下一步要如何走下去,必須要先回答國民關心的話題。在福島事件之後,輕水爐已難覓到興建之地,而核廢料的處理需耗時30萬年,他提議應由日美合作,共同探討如何解決核廢料與建立Debris處理系統,轉禍為福,方能讓核能的應用可長可久。
由於政府官方的政策引導,在整個Smart Energy Week展會上即處處可見日本能源業界相應的舉措。在氫能燃料電池展場上,Toyota、Honda等汽車廠展示的FCV即吸引相當多入場者的關注,這些未來可能的新能源應用與發展帶來無限活力與希望 (圖十一、十二) 。
 
圖十一、Toyota公司展示的MIRAI氫燃料電池車
圖十一、Toyota公司展示的MIRAI氫燃料電池車
 
圖十二、Honda展示的CLARITY氫燃料電池車
圖十二、Honda展示的CLARITY氫燃料電池車
 
圖十三、以汽車當緊急備用電力供應來源的應用受到關注
圖十三、以汽車當緊急備用電力供應來源的應用受到關注
 
有關展會更多的觀察與分析將在下週一(3/6)的系列報導三中呈現,敬請期待。---以上是材料世界網/工業材料雜誌呂學隆、游勝閔、曾寶貞在東京Smart Energy Week 2017展會現場所做的Live 報導。

相關閱讀:
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