目前台灣在再生能源的使用比例是偏低的，就台灣電力公司於今年11月23日公布的資料顯示，再生能源占台電系統2014年發電比例不到3%。在全球全力推動節能減碳的浪潮下，即使台灣的電價相對便宜，政府仍必須在發展再生能源上認真加把勁。目前，在各種再生能源的領域中，太陽能、水力發電、以及風力發電在世界各國都相當普及，就台灣部分，目前水力發電資源的開發已近極致，因此往後的發展重點將集中在太陽能及離岸風力的部分。太陽能與風是非常充沛的再生資源，取之不盡用之不竭，這是無庸置疑的；然而，太陽能與風力發電最讓人詬病的地方就是供電不穩定，沒有太陽沒有風就沒有電，標準的「看天吃飯」。為了解決供電量不穩定的問題，蓄電技術該是再生能源接下來的研發重點。

在行政院會於7月16日通過《電業法》修正草案後，台灣便朝電業自由化邁出一小步。中華經濟研究院研究員王京明於「我國永續能源發展及法制環境研討會」發表演說時曾指出，在電業自由化的議題中，電價不是重點，重要的是各種靈活創新的經營模式。的確，如果像現在台灣的電業是由台電一家壟斷，台電一定會選擇他們心目中最「便宜」、最有「效率」的方式，如火力發電或是核電；其他像是太陽能這一類的再生能源，如果不是因為「再生能源發展條例」的實施，應該不會想採購，因為無法控制發電量對他們來說是一大困擾，還是買煤炭來燒一燒比較省事，因為要發多少電就採購多少煤炭，一切都在掌控中。

圖1. 2014年各種發電方式於台電系統之發電量占比

資料來源：台電官網

像這一刊期要介紹的太陽能結合燃料電池，在日本、德國等地，其商用系統已開始運轉，但在台灣卻算是「新」的技術，因為在封閉的電業環境下，國內業者無法積極推動。

Power to Gas技術

電轉氣技術 (Power to Gas) 是一種相當有潛力的科技，這是一種將綠能轉換成氫氣及甲烷的技術。電氣轉換系統是通過電解作用將水分解成氫氣和氧氣，即將高産出和低需求階段（例如非高峰時期的日照）産生的電能轉換爲氣體。氫氣將儲存起來日後用作燃料，而氧氣則可出售給工業使用或者排放到大氣中。

儲存起來的氫氣有三種可能用途：

(1) 將氫氣直接（或與天然氣混合）用於發電或車用燃料；
(2) 將氫氣與氧氣或空氣混合注入燃料電池，從而發生合成化學反應産生電能；
(3) 將氫氣與二氧化碳混合産生合成甲烷，可替代天然氣。

電氣轉換技術目前在歐洲及日本已具有商業用途，歐洲天然氣研究組和一些國家的能源部門正對此技術進行研究。電轉氣技術是一種儲存方法，可以解决輸電網不穩定的問題。2014年太陽能和風能大約只占美國淨發電量的5%，二者預計將在新興發電組合中占更大比重，尤其是在美國環境保護署（EPA）提出綠能計劃，以减少對石化燃料發電依賴的情況下。

圖2. 集中式與分散式電力系統網結構圖

資料來源：徐瑞鐘簡報資料, F.Bouffard,D.S.Kirschen/EnergyPolicy36(2008)4504–4508

徐瑞鐘指出，現在太陽能或是風力發電都有一個困擾，就是要用電的時候可能會沒風或是沒太陽，即發電時間跟要用電的時間有落差，這個問題究竟要怎麼處理呢？現在最普遍的做法就是搭配蓄電設備將電儲存起來。徐瑞鐘認為如果能搭配氫能與燃料電池，這樣子發電系統才比較完整，比較有彈性、也比較實用。

圖3. 再生能源整合電轉氣技術

資料來源：徐瑞鐘簡報資料, https://www.youtube.com/watch?v=SjWk15qqnMo

徐瑞鐘表示電解製氫已經是一種相當成熟的技術，其產品及產業也很成熟。在圖3中另一個主體就是燃料電池。當晚上沒太陽或是沒風的時候，即可以利用燃料電池發電，將所發的電能提供給住宅及工廠使用。徐瑞鐘指出，如果有配備天然氣管線，也可以利用天然氣管線直接輸送氫氣；利用天然氣管線直接輸送氫氣在歐美是被允許的，可以用來作為比較緊急的電力應用或是供燃料電池使用。

燃料電池是汽車業界的熱門話題，與電動汽車不相上下。雖然PV Cell (太陽能電池)與 Fuel Cell (燃料電池)中文名稱都是「電池」，但英文的cell 跟battery是不一樣的，燃料電料與太陽能電池是屬於一種發電系統，是發電機，而不是一種儲能、儲電設備，必須要提供它們燃料才能使用。

圖4. 各種燃料電池的發電範圍及應用領域

資料來源：徐瑞鐘簡報資料

以甲醇取代氫

燃料電池可以選擇的燃料有很多種，目前一般燃料電池主要是以氫當燃料，但徐瑞鐘所介紹的燃料電池則是採用甲醇當原料，而不是氫。他指出：「因為氫氣鋼瓶在使用與運輸上都有一些問題，如果使用甲醇的話，220L甲醇水相當於31支40L的氫氣鋼瓶，可提供5kW電力長達40小時。如果將甲醇跟備用電池結合，那發揮的功用會更大。」

圖5. 使用甲醇作為燃料的優點

資料來源：徐瑞鐘簡報資料

另一方面，學者閻正剛的學術研究報告「能源與材料 – 地球未來最有潛力的新能源：氫能源」也指出：「甲醇蒸氣重組產氫相較傳統電解水產氫，相對成本大幅度降低，對於大規模產氫具有製程簡單、技術成熟及低能量耗損等優點。甲醇蒸氣重組器為使用液態燃料之燃料電池將液態燃料轉化成氫氣之重要元件，由重組器提供之氫氣可供燃料電池產生電能之用，使得目前研究以甲醇蒸氣重組反應做為燃料電池之氫氣來源，應用於汽車動力上更具發展性及安全性。」

目前高力是台灣本土唯一一家生產以重組產氫來發動燃料電池的廠商　（分別提供天然氣重組及甲醇重組2種不同方案），徐瑞鐘指出日本廠商致力推廣零CO2排放之具體方案，反觀台灣碳排放量很高，如果以再生能源搭配燃料電池，也可以達到「接近」零排放的境界。此外，台灣有超過300萬天然氣管線用戶，徐瑞鐘說如果以天然氣作為燃料，假設國內安裝100萬台的話，那發電量便相等於一個核能機組了。

圖6. 家用燃料電料發電系統

資料來源：徐瑞鐘簡報資料
˙由管線供應天然氣給家家用燃料電池發電系統，提供家庭或小型商業場所的電力及熱水需求
˙與使用傳統能源方式比較，一年可以減少1.5公噸的碳排放，相當於減少35%的能源使用及48%碳排放

圖6. 各國不同廠商開發之家用燃料電池發電機

資料來源：徐瑞鐘簡報資料
˙最左為高力 (KAORI) 之產品，其餘包括Toshiba、Panasonic、Aisin、Bosch、Viessmann、Vailant、Bosch Innotech。

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