沒有儲能 風光發電恐成災難？

近九年台電系統裝置容量，不同能源佔比變化。（圖片來源／轉載自科技大觀園；下同；沈佩泠製表，資料來源：台電）

「追逐風，追逐太陽…」國民歌王周華健以這首《心的方向》風靡4、5、6年級生，時隔32年，這兩句歌詞也彷彿成為我國推動能源轉型最佳寫照。行政院設定風力發電在2025年增加到4.2 GW（Giga Watt，百萬瓩），太陽光電更要達到20GW目標，被視為2025年再生能源占比達20%重要發展主力。但台灣大學化學工程系特聘教授藍崇文認為，「風光發電」雖然是發展綠能達到非核家園自然且必然的選項，然而政府卻嚴重忽略儲能科技研發，缺乏儲能裝置，「風光發電」反而可能是個災難。

解決再生能源痛點，壯大台灣儲電產業

「政府推動綠能的力道很強，尤其是太陽光電裝置速度更快。現在還不到3GW，明年就要增到6.5GW，加倍成長！」但藍崇文說，吊詭的是，「我們推動太陽光電和風電，對這兩個選項的最大痛點─儲能問題，卻到現在還沒有很好的解決方案。」以風電為例，冬天東北季風盛行，最適合發電，尤其是晚上，「可是有時候風滿大的，風機卻沒轉。」因為台灣幾乎不用暖氣，冬天晚上不需要那麼多電。若有儲電系統，就可以把晚上的風電留到白天再用。

太陽光電也是如此。即使是夏季用電高峰，台電自己發的電若夠用，就不會向民間購買光電，不但造成資源浪費，甚至引發民怨，日本已有類似案例發生。藍崇文表示，德國為推動綠能發展，除了鼓勵家庭裝置太陽光電，「你發電，剩下的給我」，由政府向民間收購餘電，還補助民眾在家裡裝設鋰電池儲電。台灣推動綠能發展能否順利實現在2025年達到全國能源占比20%目標，最重要的關鍵就是儲電科技。儲電在概念上沒有麼困難，也是必然發生的全球潮流。「但我們是要透過政策鼓勵加速壯大台灣儲電產業，還是等待它自然發生，被動追隨潮流發展，是政府現在就必須考慮的問題。」

太陽能板。（圖／昇典影像，來源：https://www.flickr.com/photos/shengdianye/24224518874）

半導體大國 最適合發展矽負極鋰電池

「現今最好的儲電科技就是鋰電池，而且是用矽當負極的鋰電池。」藍崇文指出， 矽負極可以容納的鋰離子是以石墨當負極的鋰電池10倍，全球目前雖僅有特斯拉電動車使用利用矽當負極材料的鋰電池，卻也證實相關技術確實可行。電動車鋰電池要求效能必須在循環使用超過6000次後，還能維持80%儲電能力，技術門檻相當高。也因此，日立化成獨家提供特斯拉電動車鋰電池矽負極材料，每公斤叫價100-200美元，實際成本不到10美元，就是因為日立化成掌握KNOW-HOW（關鍵技術）。儘管各國都看好鋰電池儲能市場前景，相繼投入矽負極材料研究，但到目前為止，效能都不如日立化成。

矽本身是脆性材料，1個矽可以跟4.4個鋰離子結合，每次充電體積膨脹4倍，放電後又縮回來；如何克服不斷反覆膨脹收縮，結構容易破碎斷裂的問題，是目前最難解決的技術瓶頸。各國研究團隊無不想辦法讓矽跟氧結合，做成氧化矽或多孔矽，達到反覆膨脹收縮並維持穩定結構。相對於日立化成以化學合成產製矽負極材料，藍崇文透露，其實矽原料取得相當容易，國內晶圓廠生產過程切割下來的矽泥，若可以回收再處理作為鋰電池負極材料，1年就足夠儲存台灣綠能總發電量。然而大家都忽略矽是最好的儲電材料，從矽晶圓切下來的矽泥，幾乎都被當做廢棄物丟掉。

矽負極技術進化：利用儲電科技發展綠能

「除了維持結構穩定性，循環性能夠好，也要做得夠便宜。」藍崇文帶領研究團隊利用晶圓廠切下來的矽泥，研發鋰電池負極材料，目前已達到循環使用500次，還可以有 80~90%充電效能。「我現在做的材料，跟日立化成商用產品訂定的86%儲電效率只差2.5%，距離商業化量產僅剩一步之遙。用回收矽做負極材料可以成本壓得很低，基本上就是廢物再利用的循環經濟。」研究團隊自信滿滿成本絕對比日立化成低很多，售價一定會低1個等級，「他現在若喊價200美元，我們可能只要20美元。」成本降低之後，利用儲電科技發展綠能就是水到渠成必然的趨勢。

台大化工系特聘教授藍崇文利用晶圓廠切回收矽泥研發鋰電池矽負極材料。（圖／李宗祐攝）

藍崇文舉例，現在夜市到處可見的行動電源，就是從手機汰換下來的鋰電池重新加工再製，才會賣得這麼便宜。當電動車滿街跑的時候，汰換下來的鋰電池就會轉換到電力系統儲能設備，這是很自然的邏輯，一定會發生、且正在發生。特斯拉繼與南澳州政府及法國能源再生公司Neoen合作在澳洲建造全球最大的鋰電池儲電場，也為近畿日本鐵道安裝亞洲最大能源儲存系統，做為緊急備援電力系統。大家都說特斯拉創辦人馬斯克是瘋狂科學家，但對照他先前買下全美最大太陽能發電公司solar city，其實是把太陽能、電動車跟儲能3件事情當成同1件事，認為儲電科技前景無限。

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