Smart Energy Week 2019 日本現場報導系列一

 

刊登日期:2019/3/4
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陳錦城、王文獻、李育鑫、曾寶貞/工研院材化所
 
2019年最具規模的能源大展---Smart Energy Week在日本最大專業商展集團Reed Exhibitions Co., Ltd.的主辦下於上週在東京Big Sight國際展覽會場盛大舉行。這場由9大展會組合而成的能源盛會,吸引了包括海外33個國家的1,590家廠商參展。主辦單位預估,三天展會期間將會有超過7萬名的業內人士蒞臨參觀,而其中有8,000名參觀者為海外人士。
 
這場盛大的能源展動用了面積相當於6個東京巨蛋的Big Sight東西兩館;在東館展出的包括風力發電展、太陽電池展、太陽光發電系統施工展、Biomass展、Smart Grid展和火力發電展;而在西館展出的則包括:氫/燃料電池展、二次電池展和因應循環經濟趨勢首度登場的資源回收展。九大主題展會同步登場,讓關心能源議題的參觀者走一趟國際展覽會場即可一站式看盡全球最新發展趨勢與動向。
 
開幕典禮冠蓋雲集
能源大展首日的重頭戲---開幕剪綵典禮可謂冠蓋雲集,嘉賓名單包括能源界產官學研各產業領袖。日本經產省、環境省等的副大臣皆出席剪綵典禮,並應邀致詞。另外,還有一位特別來賓是Reed集團社長,也是日本展覽協會理事長石積忠夫先生多年好友的藝人/歌手---加山雄三先生。加山先生是以長年關心環境議題,並籌組”海 其愛基金會”,致力海洋環境清潔計畫而應石積社長之邀,參與此盛會。石積社長在開幕致詞時表示,Smart Energy Week從第一屆的氫/燃料電池展開始,迄今已歷15年。多年來,在各界的熱烈參與和支持下已發展成世界知名的國際大展。Smart Energy Week的展示內容隨著能源發展腳步,不斷新添主題、豐富展示內容,並積極邀請全球主要領導廠商參與展出,歡迎大家蒞臨展會(圖一~二)。
 
材料世界網/工業材料雜誌今年也依例與工研院內的領域技術專家連袂赴日,在現場蒐集最新技術資訊與市場情報,相關內容將從今日起一連三天,以電子報方式提供讀者朋友第一手的現場觀察。關心能源最新發展的朋友,歡迎持續鎖定材料世界網(https://www.materialsnet.com.tw)的系列報導。
 
圖一、Smart Energy Week 2019開幕剪綵盛況
圖一、Smart Energy Week 2019開幕剪綵盛況
 
圖二、特別嘉賓加山雄三先生應邀在開幕典禮致詞
圖二、特別嘉賓加山雄三先生應邀在開幕典禮致詞
 
二次電池基調演講 TOYOTA介紹電動車佈局
主辦單位每年安排的Keynote 演講總是吸引眾多人潮入場。根據主辦單位的初步估計,二次電池的Keynote演講即有超過1,500名業內人士參與,演講結束時排隊等待出場就花了十餘分鐘。今年的演講係以”次世代電池開發與EV普及帶來的影響”為題,邀請到德國聯邦教育研究省的數位創新研究中心副執行長Herbert Zeisel介紹德國的電池研究戰略。第二場則由TOYOTA汽車EHV電池設計部佐藤榮次部長介紹TOYOTA公司的車輛電動化未來。佐藤指出,TOYOTA公司追求安全、安心、感動與環境友善的車輛開發,在因應環境與社會需求下,將致力電動化、資訊化、智能化,以提供新的價值並擴大事業機會。為了降低二氧化碳,電動化發展是汽車業的必然趨勢。TOYOTA公司從1997年推出第一代混成車Prius到目前的第4代,效率已從28.0km/L提高到40.8km/L,累計銷售量1,310萬台,減碳效果已達1億噸。Plug-in 的PHEV則從2007年的Demo車到2017年推出第二代PHEV,行駛距離提高了一倍。TOYOTA在電動化車輛的佈局上始終朝著一定的目標邁進,由於全固態電池具有不需包覆Cell的Case可直接積層,耐高溫特性佳,可簡化冷卻系統及即使高電壓亦可使用故可提高能量密度等優點,該公司正積極開發並預期在2020年全固態電池將達實用化。全方位的產品線規劃:BEV for 短程;HEV、PHEV for中距離;FCEV則for 長距離使用,期藉此帶動減碳、降低空汙並育成EV產業 (圖三) 。
 
圖三、TOYOTA汽車公司的電動車應用佈局
圖三、TOYOTA汽車公司的電動車應用佈局
 
展場巡禮----二次電池展
匯聚300多家廠商參展的二次電池展場可概分為五大區,分別為部品/材料、製造設備、二次電池/高性能電容器、BMS與檢測/評估等專區。綜觀整體電池應用趨勢,移動式(Mobility)動力電池和儲能是最被看好的領域。另外,全固態電池已成為今年的展示重點,從材料、電芯到檢測/分析設備,廠商皆以顯著看板,吸引圍觀人潮(圖四)。FDK公司展示的超小型SMD全固態電池除了電解質,正/負極兩材料亦都可全固體化,是一款號稱具有世界最高水準高電壓的新世代電池。由於全為氧化物陶瓷形成,無漏液、起火燃燒等疑慮,即使在高溫下亦可使用。透過獨家的材料與積層技術,做到高電壓、高能量密度,可望應用在IoT元件、穿戴式產品、嚴苛環境的備用電源等領域 (圖五)。
 
圖四、打出全固態電池的展示攤位總是匯聚滿滿人潮
圖四、打出全固態電池的展示攤位總是匯聚滿滿人潮
 
圖五、FDK展示的超小型全固態電池(SMD Type)
圖五、FDK展示的超小型全固態電池(SMD Type)
 
OSAKA SODA公司利用高分子電解質所提出的全固態電池方案則標榜只需少量添加Gel電解質用高分子便可做到電解質的膠化 (圖六)。
 
圖六、OSAKA SODA公司的全固態高分子電解質提案
圖六、OSAKA SODA公司的全固態高分子電解質提案
 
台灣館由台灣電池協會(TBA)號召20家廠商參展
國內20家廠商在台灣電池協會(TBA)號召下組團參展。據TBA理事長李桐進表示,今年透過協會報名參展的二次電池相關會員廠家包括台塑集團、中鋼碳素、能元科技、有量科技、昇陽電池、勗連科技和承德科技等公司,另外工研院及成功大學等產學研界也共襄盛舉,報名參展廠家共使用了28個攤位,比往年成長許多。主要展出產品涵蓋上游原材料、添加劑、電池芯、電池組、儲能系統與測試設備等,可謂上下游一應俱全。李桐進認為,台灣市場規模不大,產品必須做出差異化,小量、多樣的利基型產品是台灣廠商適合著墨的領域,他看好日本小型儲能站的商機,針對日本市場需求,希望能和中國大陸做出市場區隔,搶佔商機 (圖七)。
 
圖七、二次電池台灣館匯聚20家國內產學研參展
圖七、二次電池台灣館匯聚20家國內產學研參展
 
格斯科技展出高能高容軟包電池芯
國內新創三元動力鋰電池芯、電池組新秀廠商格斯科技今年在執行長張忠傑領軍下,首度在Battery Japan 2019參展亮相。這家以中研院技術班底為主幹的年輕公司,有別於國內其他資深的鋰電池芯廠,係透過自主研發掌握高階三元鋰電池芯材料及關鍵零組件的來源與技術,順利開發、生產高端高能高容軟包鋰電池芯,現場展示40AH及25AH兩款產品,吸引相當高的關注(圖八)。據張忠傑博士表示,該公司的目標產品將鎖定在重型電動機車、電動搬運車等利基電動車市場,並將儲能系統列入應用範疇。未來將力拼突破日、韓鋰電池大廠在高端動力鋰電池寡佔市場的局面。
 
張忠傑進一步說明,格斯科技自行設計、建置鋰電池芯生產廠房,同時導入日本鋰高分子電池試產設備,並聘請日本技術團隊合作開發量產高端產品,2018年3月後已陸續試產及量產出40Ah三元高能高容軟包鋰電池芯,接著陸續完成開發、裝設最先進的自動化與半自動鋰高分子電池芯整廠產線設備,去年底開始產品送交SGS與德國萊因TÜV做安全性檢測,預計今年5月之前即可通過安規認證。
 
格斯科技在產品發展策略與藍圖規劃上相當大膽出色,該公司的40Ah三元高鎳鋰電池芯的正極材料採用目前市場上最高能量密度的NCM811、NCA,加上獨特的正極材料包覆技術,以及即將取得中研院發明專利正式官方簽約授權的富鋰錳正極材料,可望領先全球投產富鋰錳正極材料的鋰電池芯,搭配自有製造技術的碳包覆氧化矽負極材料、耐高電壓電解液、特殊表面處理專利技術開發的極耳、以及高效率的軟包堆疊技術而成,是目前台灣國內第一家具量產能力的三元高能高容軟包鋰電池芯廠家。該公司的產品已獲國內外高度矚目,包括台灣松下等集團都對該公司下半年的可能增資計畫充滿興趣。
 
格斯科技的40Ah三元高鎳軟包鋰電池芯重量能量密度可達200Wh/Kg ~ 250Wh/Kg,具高安全性、充放電倍率大、長循環壽命,技術水平及產品性能均優,達到與日、韓一線電池大廠並駕齊驅的地步。該公司希望以自有技術與國內相關廠商合作,善用台廠優勢,讓產業根留台灣,創造就業機會,進而打造具有顯著效益的新型能源產業。
 圖八、格斯科技展示40AH、25AH兩款產品(上),吸引許多國際買主矚目,現場詢問度極高(下)
 
圖八、格斯科技展示40AH、25AH兩款產品(上),吸引許多國際買主矚目,現場詢問度極高(下)
圖八、格斯科技展示40AH、25AH兩款產品(上),吸引許多國際買主矚目,現場詢問度極高(下)
 
此外,台塑集團今年也推出鋰電池用的電解液,並由旗下的南亞塑膠公司發表鋰電池用的銅箔(圖九),再搭配台塑重工與台塑鋰鐵所推出的定置型儲能系統(ESS),展現該集團想要在鋰電池上達成一條龍的意向相當強烈。
 
圖九、台塑集團除推出鋰電池用電解液之外,並由南亞塑膠發表鋰電池用的銅箔,可對應6~10μm厚度
圖九、台塑集團除推出鋰電池用電解液之外,並由南亞塑膠發表鋰電池用的銅箔,可對應6~10μm厚度
 
風力發電展
日本最大的風能展---第七屆WIND EXOP 2019有來自全球的主要風機相關廠商共襄盛舉,參展內容不僅涵蓋離岸風場的建置技術以及運維技術,風力發電系統、風力發電機組件、設備,海上風力發電技術包含建置、維護技術及海底基礎、港口設施的維護以及偏遠島嶼的各種海洋土木工程等亦都是展示重點。另外,下一代浮式海上風力發電機組等也都在本次展覽中出現在大家面前。由於陸上及海上風電場近年來創造了大規模的建設熱潮,其維修和維護技術比以往任何時候都更加需要,因此今年的展場中,包括最新設備,如機器人及各種運維服務在本次展覽中都有相關創新技術展出。
 
風力機狀態監控系統
展場中,日本SKF、JFE及NTN等公司針對風力機狀態監控系統,提出了遠端監測方案,未來因應全球能源發展趨勢,各國積極發展風力發電,亦將帶動相關組件與供應商發展。其中風力機運轉與維護(O&M)所占成本,以離岸風力為例,占比高達三成以上,如能於遠端進行預測故障診斷,將能有效降低運維成本。其中,故障診斷以振動感測對風力發電機預兆診斷最為關鍵,因此感測資料的擷取及資料傳輸穩定性將直接影響風力機故障診斷的預測結果。
 
此次展覽SKF展現 WindCon系統,如圖十所示。風力機維護者採用主動維護方式,有效提高風力機可靠度並降低運營成本,SKF WindCon透過收集風力機振動資料並分析傳動鏈振動數據,進行遠端監控與分析,可降低維護人員去現場檢查的時間,在風力機發生故障之前提前預知,以便規劃最佳運維排程。此外,SKF WindCon已獲得Allianz的認可,並獲得Germanischer Lloyd的認證,不僅狀態監控系統使用方便,不需要特殊培訓或複雜的軟體,監測數據使用遠端互聯網瀏覽器呈現給業主使用,可即時傳輸最新訊息,該SKF WindCon版本利用了WebCon - SKF的數據資料庫和網路託管技術服務,WebCon可以從風力機發生警報時縮短通報的時間,因為網路權限管理者可以透過電腦或手機等通訊設備進行網際網路登入,在任何位置均可進行遠端監控。圖十一為SKF展示風力機遠端狀態監控模擬平台。圖十二至圖十五則分別為JFE提出之風力機遠端狀態監控透過傳動鏈振動遠端監測系統,及現場展示之模擬平台與實際傳動鏈軸承故障磨損狀態,各家均提出該公司自我檢測理論與演算法,未來離岸運維市場可說是百家爭鳴。
 
圖十、SKF展示風力機遠端狀態監控系統CMS裝置,可應用於風力機預知保養
圖十、SKF展示風力機遠端狀態監控系統CMS裝置,可應用於風力機預知保養
 
圖十一、SKF展示風力機遠端狀態監控模擬平台與創新IMx-8監測裝置
圖十一、SKF展示風力機遠端狀態監控模擬平台與創新IMx-8監測裝置
 
圖十二、JFE提出風力機遠端狀態監控透過傳動鏈振動遠端監測,可對風力機預知保養
圖十二JFE提出風力機遠端狀態監控透過傳動鏈振動遠端監測,可對風力機預知保養
 
圖十三、JFE傳動鏈振動狀態監控系統展示平台
圖十三、JFE傳動鏈振動狀態監控系統展示平台
 
圖十四、JFE展出創新簡易攜帶型風力機傳動鏈振動狀態監控設備-神童君Next
圖十四、JFE展出創新簡易攜帶型風力機傳動鏈振動狀態監控設備-神童君Next
 
圖十五、JFE傳動鏈齒輪箱內部軸承受損況狀
圖十五、JFE傳動鏈齒輪箱內部軸承受損況狀
 
全球最大風機開發商沃旭能源於日本風電展報導台灣離岸風場
沃旭能源Orsted因應台灣政府對再生能源及離岸風電制定的積極政策目標,該公司目前正全力投入台灣離岸風電市場。搭配本次展覽特別於研討會中針對台灣離岸風場進行相關介紹,主題為引領台灣能源轉型。沃旭能源憑藉超過25年對離岸風電的開發與經營經驗,未來希望能為台灣貢獻最專業的知識和經驗,帶動未來台灣離岸風電產業發展,同時也和台灣政府攜手,期能達到2025年非核家園的目標。 
 
研討會中提及面對台灣離岸風場的三個風力機設計關鍵因子有:天然災害,地震;土壤條件及礦物成份;海底流動性及沙波。研討會也介紹沃旭過去曾在歐洲最具挑戰性的環境下,建置以及營運離岸風電場,亦將逐步將這些實務經驗帶至美國和亞洲等新興市場。同時也介紹在台北設立亞太區總部,現有員工近40人。希望同時運用在上、中、下游風電業務領域的豐富經驗,進行電力生產、傳輸系統及未來儲能的最新技術,確保穩定且可靠的電力系統,邁向能源轉型,成為亞太市場離岸風電領域的領導者。沃旭能源不僅希望為每戶家庭提供綠色能源,將來也希望能創造更多工作機會與生活平衡的職場環境 (圖十六) 。
 
圖十六、沃旭能源未來投入1.82GW台灣綠色能源的大型海上風電場計畫及時程
圖十六、沃旭能源未來投入1.82GW台灣綠色能源的大型海上風電場計畫及時程
 
太陽電池展/Smart Grid EXPO
日本電業自由化的固定收買制度(FIT)將於2019年終止,隨之而來的趨勢將是收買價格將低於住戶跟電力公司的購買價格,為了因應即將到來的問題,今年的太陽能電池模組系統的展示議題主要以如何增加模組的發電效益及增加回收效益為主。其中日本電池模組廠商如Panasonic、Sharp、東芝等都以既定有的高效電池模組,透過儲電技術與結合IoT、AI與大數據分析來監控主導住宅用戶的節能方案,而這也是本次在Smart Grid與PV System等展區的主要選項之一 (圖十七~十八) 。
 
圖十七、國際太陽電池展報到處
圖十七、國際太陽電池展報到處
 
圖十八、Smart Grid展會現場
圖十八、Smart Grid展會現場
 
提昇太陽能模組發電效益以達到單位面積的發電量提高與低成本方面,仍為目前各模組與電池廠商的發展重點,而主要的高效電池/模組以中國廠商最積極呈現。例如各式的堆疊(Shingled Module)模組、各式單晶PERC電池及半片式(Half-cut)模組、BIFACIAL電池模組與整合多閘線(Multibus Bar)設計等,幾乎為中國模組公司在今年展出的重點產品技術。
 
至於新世代的電池模組新技術產品展示,仍由日本廠商所掌控,其中以Sharp推出的高效率31.7%的軟性輕量化化合物薄膜太陽電池模組及Toshiba所展示的鈣鈦礦軟性大面積(300mm)模組最為吸睛,主要的可能應用以未來車載或移動裝置發電應用,具有相當的優勢與應用機會。
 
在模組材料方面,今年中國中來公司發表的透明氟系背板材料主要預期可應用於雙面電池,滿足Bifacial電池模組的輕量化需求。在會場中模組系統廠商DMM公司已展出一片輕量化的雙面電池,Bifacial電池模組約9.6KG,因此未來可以持續評估透明背板的發展趨勢與機會。
 
有關PV現場更詳細的內容以及燃料電池/氫能的綜合觀察,將在明天的報導系列二中刊出,敬請持續鎖定。---以上是材料世界網陳錦城、王文獻、李育鑫、曾寶貞在Smart Energy Week 2019日本現場所做的Live報導。
 

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