能源科技 能源科技 能源科技 能源科技

國內可積極投入研發的前瞻 國內可積極投入研發的前瞻 國內可積極投入研發的前瞻 國內可積極投入研發的前瞻

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清大化工系 談駿嵩 中華民國 97 年 7 月 4 日

清大化工 清大化工 清大化工 清大化工

中技社座談會

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• 前言

• 國外目標及重點

• 前瞻能源技術

• 討論題綱

清大化工 清大化工 清大化工 清大化工

前 前

前 前 言 言 言 言

基於能源安全、經濟發展、減碳壓力及研究人力限 制，國內應建立具關鍵性及自主性的能源技術。

國際間在前瞻能源科技的研發上，也仍處於研發階 段，國內現行投入，時程尚不算太晚。

前瞻技術的投入需要非常龐大的資金，此外國內過 去從事能源科技研發的人力相對較少，因此國內應 集中人力及經費於特定目標，方有機會有所突破，

並能建立不只是代工性質的新興能源產業。

前 前 前

前 言 言 言 言 (續 續 續 續)

任何研究均需假以時日方見其效，因此必須建立績 效評估指標，方能更有效的運用研發人力及經費。

年底可能再次召開全國能源會議，因此就前瞻能源 重點研發領域先加以討論，以提出建言。

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國外目標及重點 國外目標及重點 國外目標及重點

國外目標及重點

• 歐盟欲在2050時達到完全減碳的目標，同時也分年訂定各 能源使用比例。現積極開發之能源技術包括：高效率發電 技術、生質燃料、 離岸風力、 太陽光電、氫能技術、碳 捕獲與封存技術等。

• 德國政府規劃於2020年提高再生能源發電為20%，於2030 年更達到80%。所獎助之技術包括：燃料電池、高效率電 池、再生燃料 (如氫、甲醇)、地熱能、離岸風力等。

• 雖然太陽能電力僅占德國總電力的0.6％，但2007年德國的 太陽能發電量較前年增加60％，是所有再生能源電力中成 長最快的。

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• 美國宣示2013年再生能源需達總能源7.5％，能源法 案規定再生燃料使用量，由2008年的85億加侖，逐步 上升至2022年的360億加侖； 生質燃料使用量，由

2016年的30億加侖，逐步上升至2022年的210億加 侖。

• 美國積極開發之能源技術包括：太陽能、風能、地 熱、生質能、氫能等。

• 設置零排放燃煤電廠 (IGCC)。

國外目標及 國外目標及 國外目標及

國外目標及重點 重點 重點(續 重點 續 續) 續

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• 日本設定於2050年將CO

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- 80%，為達到此目標，將致力於高效率太陽能發電 技術，另也開發風力及廢棄物發電技術。

• 設定2030年為氫能社會之目標年，推動重心為燃料 電池汽車與固定式燃料電池，在2020年目標值是燃 料電池汽車500萬部，固定式燃料電池1,000萬瓩。

積極引進再生能源，計畫2030年再生能源占初級能 源3%，估計供給量為1910萬公秉油當量。

國外目標及 國外目標及 國外目標及

國外目標及重點 重點 重點(續 重點 續 續) 續

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• 根據報導，2020年前全球每年新增的太陽能發電系 統預估將達50,000 MW，是2007年2,538 MW的20 倍。

• 全世界風力裝機容量最近幾年來每年增加大約20 GW ，至2050年全球大約需要1,000 GW的風電。

• 至2030年全球用於環境方面的投資將達到2000年時 的3倍，約合2,000 億美元。許多國家及企業積極研 發新技術，期望在這巨大的市場中獲得商機。

國外目標及 國外目標及 國外目標及

國外目標及重點 重點 重點(續 重點 續 續) 續

再生能源配比 再生能源配比 再生能源配比

再生能源配比， ， ，2005/06全國能源會議 ， 全國能源會議 全國能源會議 全國能源會議

前瞻能源技術 前瞻能源技術 前瞻能源技術

前瞻能源技術

發電技術

低碳燃料

再生與新能源

CO₂減量技術

增進能源效率

甲烷水合物

Sorbent Energy Transfer System

捕獲 封 存 再利 用 淨煤

材料

新能 源 再生

能源

回收 再利 用 更新 清潔

生產 製程 節能

最適 化 觸媒

使用低碳燃料、再生與新能源 發電技術 CO2減量技術

高效輸電 超超臨界流體發電

先進核能 燃料電池

氫能 風力

水力 海洋 地熱 太陽能

天然氣發電

淨煤

水煤漿發電 能源

結構 調整

設備 及系 統 能源

管理 省能

技術

製程 強化 更新

製程

生質能 提升

能源 效率

廢物 回收 及利 用

IGCC

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發電技術 發電技術 發電技術 發電技術

• 超超臨界 (Ultra-Supercritical )粉煤發電

歐盟2020時期望達到55%之效率 (700℃ 及 27 – 32 MPa)

• 氣化複循環(IGCC)發電

C + H₂O → CO + H₂, CO + H₂ + H₂O → CO₂ + 2H₂ 美國推出FutureGen計畫

• Sorbent Energy Transfer System (Chemical Looping Combustion) 燃料 + 金屬氧化物 → 金屬 + CO₂ + H₂O

金屬 + 空氣 → 金屬氧化物，產生的能量推動渦輪機產生電力 美國DOE委託大學進行測試中

• 甲烷水合物 (Methane Hydrate)

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

• 太陽能電池太陽能電池太陽能電池太陽能電池

分類：矽類(單晶矽 、多晶矽、非晶矽等)、薄膜型類(化 合物半導體GaAs、CdTe、CuInSe

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開發目標包括：提升光電轉換效率、增進電池模組穩定 性與壽命、增加產能與降低成本等。

前瞻技術包括：先進無機薄膜電池、有機太陽電池、 熱 光電效應、新式光電主動層、入射太陽光譜轉換等。

面臨的問題：尚未具有檢測與驗證技術、欠缺上游材料 (如矽、封裝材料) 及生產設備等。

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

低碳及再生能源(續 續 續 續)

• 風能風能風能風能

• 因陸域風場開發趨於飽和，未來風力發電技術朝向 大型風機與離岸型風機之研發。

• 風力發電機主要是由葉輪 (葉片轉子和輪轂)、機 艙、塔架及控制系統所組成，其中葉片約佔發電機 成本 21%。

• 離岸風力發電技術包括設備研發與海上工程技術。

• 面臨的問題：尚未擁有關鍵技術、風力發電機均仰 賴進口。

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

低碳及再生能源(續 續 續 續)

• 地熱地熱地熱地熱

• 期望 2010年達50 MW 。

• 國外現研發以超臨界CO

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• 面臨的問題：相關研究已停滯多年、較缺乏基礎的 研究。

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

低碳及再生能源(續 續 續 續)

• 海洋能海洋能海洋能海洋能

發電方式：潮汐發電、波浪發電 、溫差發電 、 洋流發電、鹽差發電等。

溫差發電雖有許多國家投入超過30年的研究，但 因大型化困難，現大多數試驗場均已停止運轉。

面臨的問題：較缺乏基礎研究及研究人力、尚無 示範運轉機組。

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

低碳及再生能源(續 續 續 續)

• 生質能生質能生質能生質能

前瞻技術包括：廢棄物衍生燃料 、纖維素轉換酒 精 、厭氧產製甲烷、生物產生氫氣 、生質燃料等

面臨的問題：缺乏生質燃料的來源、尚無先導性 試驗工廠、仍未具有生質柴油驗證技術等。

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低碳及再生能源 低碳及再生能源 低碳及再生能源

低碳及再生能源(續 續 續 續)

• 氫能氫能氫能氫能

• 燃料電池燃料電池燃料電池燃料電池

如：氫氣、天然氣、煤炭氣化氣、酒精及甲醇等。

低溫型(鹼性燃料電池、磷酸燃料電池、質子交換膜燃 料電池、直接甲醇燃料電池等）；

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討論提綱 討論提綱 討論提綱 討論提綱

• 適合國內投入研發之前瞻能源項目。

• 未來建立新興產業的機會。

• 政府經費之投入及分配。

• 如何訂定績效指標。

• 如何結合產官學研及國外單位，共同研發。

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