2023日本智慧能源週再生能源展看展心得分享(上)：材料世界網

王文獻 / 工研院材化所

一、前言

在疫情前的2019年Smart Energy Week展示內容主要著重在氫/燃料電池及太陽電池、二次電池、風力發電、生質發電、火力發電及Smart Grid等，從材料到組件、系統、應用，與因應未來大量廢棄太陽能板所衍生的問題，而在經歷3年疫情及311重建12年後的2023年(今年)，除了新增了第一屆循環經濟展示會及為了2050年淨零碳排目標，開始於2022年的第二屆脫碳技術展示會外，都維持跟2019年疫情前一樣的展示內容。日本從福島核災後開始積極推動再生能源加速建置，目前在能源開發與使用上已具有相當的經驗，因此本次的展示議題日本廠商主要在解決與因應2050年淨零脫碳的目標下，要如何有效的節能與儲存以達到Net Zero，也因此今年展示會場的主題仍圍繞在以儲能與創能為主的開發上。藉由導入AI、IoT等管理模式與不斷的創新設計提昇效率，來達到能源最有效利用，也是今年日本再生能源產業的目標。而本次在東京有明國際展覽館所舉行的2023日本新能源展示會，與PV相關聯的展出內容也包含往年的4個主題及一新增的循環經濟議題，分別介紹如下。

1. PV EXPO 2023：

主要展出電池模塊、組件、施工；太陽能設備、材料；測量、分析、加工、評估儀器及設備；太陽能發電產品及組件等。

2. PV SYSTEM EXPO2023智能電網和儲能系統展：

主要展示ICT解決方案、通信設備及技術、儲能設備及技術、輸配電設備及技術、社會基礎設施、發電系統、環保房屋建築材料其他智能電網相關技術和服務等。

3. BATTERY JAPAN二次電池展：

主要展示電容器、各種二次電池、蓄電技術、直流交流轉換器、電池製造設備、其他電池相關技術/設備等。過去單獨在西展示東棟展出，本次則全部集中在東展棟展出。

4. SMART GRID EXPO智能電網和儲能系統展：

主要展示ICT解決方案、通信設備及技術、儲能設備及技術、輸配電設備及技術、社會基礎設施、發電系統、環保房屋建築材料、其他智能電網相關技術和服務等。

筆者此次的參訪以蒐集創能及儲能解決方案的相關資料為主，以下就本次在日本能源展觀察到的產業現況與心得說明如下，俾供有興趣的讀友們參考。

二、創能與儲能技術

在311大地震發生迄今12周年與3年疫情逐步趨緩下，如何建立2050淨零碳排目標所衍生的減碳需求是日本能源政策的新議題。亦即在Net Zero Energy &RE100下，2023年的問題解決將透過場域實證來建立驗證RE100的解決方案；未來的能源使用不僅要增加氫能產電來調解因應太陽能與風電不穩定的缺口，同時也要能符合節能與儲能的三合一目標，最終希望能供應自主的分散電源，達到淨零的目標。

1. 創能與儲電整合與AIoT管理 — Panasonic草津工場的場域驗證

Panasonic利用自家的HIT電池模組與氫能燃料電池展示新一代的自發電儲能系統RE100，該系統整合太陽能、儲能、能源管理等系統與物聯網，產品特點著重在結合人工智慧，可以根據前一天天氣預報與用戶平時生活模式，幫助客戶達到RE100的目標與淨零碳排2050的終極目標。以家庭用燃料電池為基礎，ENE-FARM 的燃料電池組改良開發新一代5.0 KW小型可串接的產業用燃料電池組(H2 Kibou)。透過連結小型燃料電池組，即使在維修期間也可以替代補充其他的燃料電池，因此可以不間斷地持續提供電力。另外，這組燃料電池具有高效率發電的特性，也因為小型化組合，不須同時全部發電，因此可以根據需要的電量，決定部分的電池組來供電或停止電源。這是目前日本第一個利用氫Hydrogen發電的燃料電池組，並用再生能源來覆蓋所有草津工廠的發電(圖二)。

圖二、Panasonic公司的RE100解決方案與實證場域(草津工場)說明

在這個場域中，Panasonic也充分利用鋰離子蓄電池來儲存多餘的電力，使用太陽能、氫氣和蓄電池來提供工廠使用的電力。經過這次的示範實驗，Panasonic計畫開始將這套發電系統提供給日本產業等公司。不過，由於發電系統有成本的考量，加上H2 Kibou仍是用岩谷產業所提供的以化石燃料產生的灰氫運作，未來如果可以提升轉型到綠氫(即以零排放的再生能源、水與電解作用來生產)，將使 H2 Kibou成為業界第一個證明工廠消耗的所有電力都可以通過「全面使用」綠氫再生能源供電系統。目前用於發電的氫氣燃料電池價格較高，是一般購電成本的2倍以上。預計今後如果能夠廣泛推廣，氫的價格應該會慢慢下降。Panasonic也表示，利用這種氫燃料，希望能在用電戶裡實現新的解決方案，例如使用於商業設施、一般店鋪以及智慧城市等。

在建置設計的過程中，考量到太陽光不穩定，如果全部採用太陽光發電會有夜間跟雨天等照度不足的問題，即使裝載儲電系統，大概也只能符合RE20的目標(如圖三)，因此導入氫能發電為必要裝置，約可補充---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。