World Smart Energy Week 2017日本現場報導系列三

刊登日期:2017/3/6
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呂學隆、游勝閔、曾寶貞
 
PV EXPO 2017 產品趨勢分析
太陽能電池之技術發展仍然朝向低成本、高效率之方向努力,但目前cell的效率已經逼近理論值,因此有更多研發或是創新設計乃致力於模組效率之改善。英利太陽能公司在這次的PV EXPO上展出白底EVA,如圖一。在模組封裝時,下層EVA不用傳統的透明材質而改用白色EVA取代,如此可以增加兩種EVA介面的光反射,該反射光再透過玻璃二次反射回太陽能電池而被吸收轉成電流,藉此減少電池封裝間空隙之光學損失。LG公司也將此設計導入在最新的IBC結構模組,與黑底模組之350W相比,白底模組效率達到365W,輸出功率提升百分率達到4%以上。至於LG仍然推出黑底模組的主要原因則是考量到日本國內住宅安裝之美觀問題。
 
圖一、英利公司展出的白底EVA模組
圖一、英利公司展出的白底EVA模組
 
同樣是透過EVA的改變來提升模組效率的公司還有長州產業。以往的EVA材料會阻絕UV光,長州產業則是開發一種具波長轉換成分之EVA,可以讓UV轉變為藍光而可被太陽能電池吸收,並轉換成電,能讓日光波段的光譜利用率更高。圖二是當底下開啟微弱的UV光源時,可以觀察到左邊的新型EVA模組周圍是呈現藍光,對比右側一般EVA則有明顯差異。據說該公司目前最高效率的模組就有搭載此創新EVA封裝材料,其模組輸出高達345W。
 
圖二、長州產業的創新波長轉換EVA模組
圖二、長州產業的創新波長轉換EVA模組
 
另外一種提升模組輸出的方式是使用雙面太陽能電池,會場上有多家廠商即是以此為主打在現場展示。天合光能同時展出DOUMAX-twin系列的P型跟N型60片模組,計畫將分別在2017年7月與2018年初付諸量產。雖然N型效率高於P型,但是有成本較高與晶片來源等問題,因此量產時程相對較晚。雙面太陽能電池若是建在雪地,便能透過漫射光提高模組輸出,運用在高緯度地段,相較單面電池模組能大幅提高總輸出,以此而能提高興建誘因。LG公司在展場透過簡單設施展現其優勢,如圖三,將模組正面遮光,透過底下的白色塑料替代白雪,利用展示會場的漫射光發電,可看到雙面太陽能電池由於背面能受光還有4W輸出,而單面太陽能電池則完全無功率輸出。
 
圖三、LG展示的雙面太陽能電池模組利用漫射光發電
圖三、LG展示的雙面太陽能電池模組利用漫射光發電
 
太陽能電池模組目前多可以使用到20年以上,但是要確保能維持高轉換效率,需要時常維持模組面板清潔,然而透過人工進行整理成本高,因此各式自動清洗機相應而生並在本次會場上互別苗頭。Toriko 公司推出自動清洗裝置,如圖四,是透過另外一組小型太陽能電池/蓄電池系統在日常進行儲電,內含雨滴偵測器,當雨量足夠時就會自動開啟進行清掃,透過蓄電池供電進行海綿滾輪刷洗,另外,Sinfonia Technologies則推出類似家用掃地機器人之設計產品,雖然太陽能模組都會有傾斜角,但是模組清洗機器人仍然行動自如,不過這種設計還是需要人為加水,該公司目標是催生一種低人力成本的模組清潔服務。
 
圖四、自動雨水偵測模組清洗機
圖四、自動雨水偵測模組清洗機
 
距離矽晶太陽能電池初量產時間已超過二十年,逐漸會有”過期”的發電模組產生,由於太陽能電池模組逐年安裝量持續增加,未來待處理之過期或是毀損模組數量也會迅速攀升,本次展場中R2-solution公司是唯一針對廢模組進行回收服務之廠商。該公司有完整的輾壓設備可將強化玻璃粉碎,如圖五,接著進行一次粒徑篩檢,再以風力進行細部粒徑區分,可將金屬框架、封裝材、背板、玻璃等分門別類進行回收,甚至連金屬電極都能精煉回收,未來相關服務產業在國際上應該會有更多需求。
 
圖五、R2-solution的模組回收流程
圖五、R2-solution的模組回收流程
 
國際大廠杜邦公司也在PV EXPO上展出針對先進網版印刷推出的新型杜邦 Solamet® 太陽能導電漿料。專為兩次印刷設計的Solamet® PVD1x 和 PVD2x 導電漿料具有良好的相容性,能大幅提高電池性能,使太陽能電池效率增加超過0.1%。元晶科技(TSEC) 展出的單晶PERC模組即為採用杜邦漿料的最新一代產品,電池效率達到21.15%,模組功率輸出高達305瓦(60片)(圖六)。
 
圖六、元晶太陽能科技展出的單晶PERC模組採用了杜邦™ Solamet® 導電漿料,太陽能電池效率達到21.15%,模組功率輸出達305瓦(60片)
圖六、元晶太陽能科技展出的單晶PERC模組採用了杜邦 Solamet® 導電漿料,太陽能電池效率達到21.15%,模組功率輸出達305瓦(60片)

Battery Japan 2017 現場觀察
在今年Battery Japan的展會上,台灣、中國大陸、韓國與德國都設立有聯合展場,在會場建立起不同的行銷特色(圖七)。其中台灣廠商在展會前一天就在會場與日方共同舉辦台日先進電池產業交流會,吸引近兩百位業界先進參加,台灣廠商也分別就各自的產品特色與技術優勢進行介紹,並且為展會三天中的重點展品做說明。
 
台灣參展的電池材料廠商當中,除日前介紹過的中鋼碳素化學以負極材料參展之外,尚志精密化學首次發表其磷酸鋰鐵錳新產品;識驊科技以正極奈米碳管的導電劑優點進行討論;達興材料為本次展會中少數展出矽負極整體解決方案建議的廠商之一。電池生產商中有昇陽國際半導體介紹新一代磷酸鋰鐵電池的改良,並展出與台灣UPS系統廠商共同合作之不斷電系統、移動型電源等產品;有量科技以其大容量軟包裝鋰電池的技術為基礎,希望在取得國際合作機會後進一步拓銷市場;長泓科技聚焦於軍用、警用特殊應用市場的產品;長利科技則展出其緊急備援電池、啟動電池等解決方案。電池模組與電池管理系統設計的業者則有天宇工業展出應用於行動電源、電動自行車之設計;維洋科技則分享與展出有關於12V~48V等不同模組設計的心得與相關產品;喬信電子標榜高安全性之電池模組,凸顯其應用於機器人與工業應用的設計現況;菲凡能源科技在電動園藝工具、高爾夫球車、車輛緊急啟動電源、醫療電子等廣泛與終端客戶合作開發;美律實業同樣以行動電源、中小型儲能應用作為重點聚焦應用市場,其他台灣廠商當中也有新科電力、承德科技以檢測設備等角度切入,吸引國際業界關注。
 
圖七、由台灣電池協會組團參展的台灣專區
圖七、由台灣電池協會組團參展的台灣專區
 
今年的Battery Japan展會仍然承襲過往以儲能相關產品為重點的一大特色,而此特色的成因一部分來自於同期舉辦的展會當中,均以再生能源、能源管理與未來發展性相關,而儲能在上述的領域當中均扮演重要角色。另一部分的原因也來自於日本是國際上儲能技術與應用再生能源最為廣泛的區域市場,因此相關設備與產品的曝光程度與展出產品數量都遠高於其他展覽活動。因應緊急天災等需求、或是扮演再生能源系統提升效率的角色上,儲能裝置都有其存在的必要性,吸引終端消費者在自家裝設以強化用電效率與安全防災用途。做為日本電池產業盛事的Battery Japan,自然吸引投入其中的國際廠商參與,日商如Panasonic、Kyocera-Nichicon、SHARP、ELIIY Power等均在會場展出其鋰電池用儲能產品。
 
SHARP作為二次電池展的重要參展廠商,歷年均以其在太陽能系統搭配儲能系統、能源管理與節能家電系統的整體方案設計展出。今年在展會上的儲能產品訴求重點,則是提供較過往日商同業更為久遠的15年使用有限保固,2016年時SHARP所提供之保固僅有10年時間,符合同業的保固年限標準,2017年則標榜在正常使用狀況下的任何非人為因素損壞均保證修理,是業界當中首次在儲能設備零售市場提出如此長年限的保固方案(圖八)。SHARP在今年的展會中同樣採用同時呈現公司再生能源各項技術的主題呈現方式展出,包括該公司之4.2kWh與8.4kWh產品,且可進一步作為HEMS系統連動應用,在氣象與天氣預報將出現異常時預作備用充電的準備,以便讓家戶在出現可能停電的災害,如颱風、洪水、大雪時有電力滿載的蓄電池得以應用。另外值得一提的是,SHARP此款產品除了在過去曾經由台灣廠商供應其中的鋰鐵電池芯外,目前在模組組裝部分也由台灣廠商負責。
  
圖八、SHARP於會場展出之儲能櫃產品(上); SHARP提供15年儲能櫃相關保固條款(下)
圖八、SHARP於會場展出之儲能櫃產品(上); SHARP提供15年儲能櫃相關保固條款(下)
 
Nichicon公司在本次展會上擴大將其商用、家用、直接連結小型太陽能板系統的儲能系列產品完整呈現,針對小型商家店舖等級的應用產品為可以15KWh為基礎的彈性調整Rack設計,標榜擁有業界目前最高水準的15,000次以上之壽命。與屋頂式小型太陽光電板連結的產品為12KWh,可以5.9 KWh之太陽能板電源充電與同功率放電,另外同時也提供長達15年之保證,且標榜已符合日本多數地方政府相關之補助金規定。家用型儲能櫃則以戶外設置之11.1KWh機種為主,平日儲存電量固定為3.3KWh,提供戶外安裝環境下10年以上之保固。產品可運作低溫環境條件從過往的-10℃改良至-20℃,對於地處溫帶的日本地區來說,更能夠保證其安全使用無虞。11.1KWh的容量也為目前日本家用儲能產品當中,系統電容量設計最高者,成為該公司之產品特色 (圖九) 。
 
圖九、Nichicon於會場上展出之商用儲能櫃系統產品
圖九、Nichicon於會場上展出之商用儲能櫃系統產品
 
ELIIY Power則是一改以往強調與家用再生能源系統連動之儲能系統的作法,而展出可移動式儲能系統、家用緊急電源系統等產品。根據該公司的觀察,日本家用儲能系統產品經過多年之發展,必須要擺脫過往仰賴補助的業界生態,需要真正從日本家庭的實際生活需求與電費節省等直接功效來設計提供系統,因此,該公司主要鎖定以停電對應的家用緊急備援系統為優先推廣產品,此種產品策略也與其他同業有所區隔 (圖十) 。
 
圖十、ELIIY Power於會場上展出之儲能櫃系統產品
圖十、ELIIY Power於會場上展出之儲能櫃系統產品
 
在Battery Japan的展會中雖然年年均可見到不少廠商展出儲能相關產品,但廠商之產品技術已經從過去幾年的產品開發與銷售、售後服務經驗上累積經驗,經過數年發展後,儲能產品已逐漸擴大討論成為家戶中太陽能發電系統整合、自發自用鼓勵政策下,爭取最大用電效率與最低電力費用,甚至整合HEMS、智慧家電與物聯網、氣象天候預報下的智慧生活化資訊整合系統。而廠商的行銷推廣也已由過去的專注推銷系統,開始轉型成塑造家戶整體使用的eco-system概念做為推廣重點,越見成熟與提供整合方案。參觀此能源大展可以掌握市場資訊與產品趨勢,實為不虛此行。
 
日本致力多元電力發展
日本在福島事件之後,非常著重於電力來源的多元化,東京電力山口博副社長應邀在Smart Grid EXPO的基調演講中即指出,未來的電網將大量導入再生能源,擴大廣域的運用,同時要普及擴大分散電源,也要擴大需求者的參與及電力Flow的多方向化。在此基礎之下,除了太陽能、風力發電等已具規模的再生能源之外,利用間伐材、未充分利用材為燃料的生質能發電市場也急速擴大,在政府有意扶植的買收政策下,今年的Biomass發電展吸引了100家廠商參展,分為發電系統、製造設備、生質燃料等三區,匯聚設備、技術、服務於一堂。參展商把各種大型的裁切機、搬運機等擺入現場,場面相當壯觀。目前日本的電力買收價格(FIT)為每KW40日圓,若以2MW系統試算,一年賣電收入即可達5.6億日圓,由現場攤位滿座的情形看來,相當具有市場潛力 (圖十一~十二 ) 。
 
圖十一、生質能發電議題相當受到關注,參展廠商攤位呈現滿座
圖十一、生質能發電議題相當受到關注,參展廠商攤位呈現滿座
 
圖十二、生質能發電架構
圖十二、生質能發電架構
 
另外,小(Micro)水力發電也在現場Demo展示發電情形,日本鼓勵多元電力發展的作法,實可供國內一樣缺電又高舉廢核的電力政策做為參考 (圖十三) 。
 
圖十三、利用小水力發電點亮LED的Demo示範
圖十三、利用小水力發電點亮LED的Demo示範
 
3月關東9月關西  能源大展現商機
2017年 Smart Energy Week已於3月3日下午五點於東京國際展示場圓滿閉幕。根據展會負責人Reed公司統括事務局田中岳志局長表示,今年的Smart Energy Week有三分之一的參展商來自海外,包括德國、丹麥、美國、台灣、中國、韓國等數十個國家的代表性公司都來參與了這場能源盛會,Smart Energy Week已成為全世界最具規模的國際能源大展。著眼於近年來備受矚目的高效率、低環境負荷議題,今年特別推出第一屆次世代火力發電EXPO。過去Reed公司的展會都是獨家規劃,而今年的這場展會則與擁有1,500家會員的火力核能協會合辦,首次推出就吸引了180家廠商參與,承載著來自相關業者的期待與關注,創下良好實績。
 
田中部長信心滿滿地表示,火力發電EXPO明年的參展商數可望倍增,而氫能/燃料電池的參展商可望由今年的285家提高到350家,風力發電展也將由今年的180家提高至300家,過去幾年太陽能在日本政府的政策補助下風起雲湧,接下來日本政府將會把資源擴及至風力、火力、生質等能源領域,預估明年的展會將進一步擴大至1,870家,熱鬧盛況值得期待。另外,Reed公司第一事業部大道雪次長補充說明:Smart Energy Week能源展除了3月在東京登場之外,9月份在關西還有另一場盛會,不管是關東還是關西,參展商都是以全國性的眼光來對待此展會。主辦單位提供了最佳的洽商平台,希望來場者與參展商都能在此平台交流、洽商,互蒙其利。看大展、掌趨勢、拓市場、創商機,歡迎即早安排、預約。
 
Reed公司統括事務局田中岳志局長(右) 第一事業部大道雪次長(左) 接受本刊專訪後留影
材料世界網採訪團隊一連三天在Smart Energy Week現場所進行的系列報導到此將暫告一段落。更多有關展會的技術趨勢分析與市場、產品走向,將在四月號的工業材料雜誌及後續的材料世界網中為大家做更詳盡的介紹,歡迎關心能源議題的朋友持續鎖定。---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。

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