台灣的能源產業,有沒有別的可能性?這個新興市場趨勢,將顛覆我們的未來…

過度依賴能源,很可能導致氣候變化。減少能源依賴,即使算不上21世紀最大的挑戰,也是一個極大的問題。只有讓所有家居、建築、飛機、汽車和機器更加節能,同時使用更多太陽能、風能、生物燃料和其他可再生能源,並降低能源成本,才可能減少能源依賴。結合新能源和新儲能技術,所產生的利潤,將遠超過任何單獨一項技術進步實現的利益。

從哈德遜科技谷到羅里和波特蘭,從德勒斯登到奧盧,我們目睹當地研究人員和新興企業努力不懈,提高了能源利用率,最終還將能源消費者轉換成生產者。譬如,在北卡羅萊納大學的世紀理工學院(Centennial College),瑞士-瑞典合作公司ABB和該校研究人員目前共同開展研究項目,開發智慧電網(Smart grid)的網格;在德勒斯登,一批企業著手聯合國贊助的研究項目,研發節能型晶片和感測器。

2014年,忽然有跡象表明,氣候變化研究似乎有所進展,讓人喜出望外。世界首次見證二氧化碳排放率零增長,且該零增長與經濟衰退無關。這一進步主要是因為發達經濟體提高了能源效率,同時中國和其他新興經濟體奉獻更多,收效甚豐,且可再生能源技術的作用愈來愈大。

能源效率的提高,意味著汙煤(sirty coal)能源到頁岩氣(shale gas)能源的轉變,至少在美國便是如此。 同時,可再生能源成本的持續下降,尤其是太陽能電池板、風力渦輪等成本下降,將根本轉變能源供應方式,改變能源消費對地球的影響。

極其節能的LED燈、伺服器群(server park)與暖氣系統的預熱技術、利用感測器與數據分析精細校準的空調、更先進的電池蓄電技術、分布廣泛的家庭建築發電技術等等,所有這類技術進步都可減少能源需求。可再生能源系統,如光電廠(photovoltaic farm)和風力發電廠等,都會增加供應量,這些系統在很多領域都有價格優勢,逐漸成為更經濟、大規模的供能備選方案。

電網也應更加智能,並逐漸發展成混合產物,傳統的電力使用者也會變成電能生產者。個體、企業甚至汽車都能夠發電或蓄電,有時可將多餘電能傳輸回電網,有時若電能不足,又可以從電網購買能源。家居和建築若安裝太陽能屋瓦和玻璃窗,結合低成本電池蓄電系統,對電網智能化大有幫助。

特大規模電池蓄電技術能否迅速被市場接受,還有待觀察。通用電氣在美國斯克內克塔迪鏽帶的中心成立了GE儲能工廠(GE Energy Storage Plant),該地曾生產過GE渦輪機。該公司希望至2020年,旗下電池產業能創造1億美元收入。

2013年8月,我們參觀了這一工廠,並會見了總經理羅根(Prescott Logan)。羅根對自家生產的獨拉松(Durathon)鈉氯化鎳電池的前景充滿熱誠。羅根相信,這款電池有潛力創造重要的利基市場,成為移動通訊基站和風車的備用能源系統,用於微型電網和太陽能儲存。但該公司技術夥伴則表示,該商品銷售效果並不理想,不得不停產。雖然美國的一些州,包括加州和紐約,都奮力爭取授權,要求到2022年,所有太陽能發電設施都必須配備有百萬瓩儲存的電池,但採購進度依然緩慢。

數千名研究人員都在尋求電池技術的進步,但難求突破。蔣業明(Yet-Ming Chiang)是麻省理工學院材料科學和工程的教授,同時也是24M公司(24M Technologies)的首席科學家及合作創始人。

他另闢蹊徑:發明一種更簡單經濟的鋰離子電池生產方式,還能讓電池更堅固耐用,提高效率。蔣業明已獲八項專利,成功籌集5000萬美元創投資金,並獲得能源部撥款450萬美元。逾1萬名用戶正在測驗他的發明,他本人也非常希望2017年該電池能正式投產。

 24M公司將首次為智慧電網生產電池,但長遠而言,該公司更想攻占電動汽車市場。卡內基美隆大學的維斯沃納森(Venkat Viswanathan)教授相信,正如「小型鋼廠破壞了聯合鋼鐵廠」一樣,24M的發明將破壞電池製造業。電池生產時間將縮減80%,生產成本降低超過一半;成本時間的縮減,能讓配備該電池的電動汽車,和使用碳燃料的汽車相比,不相上下。

除此之外,巨型電池也是促進當地能源生產業發展的一大發明。這種電池大如冰箱,特斯拉(Tesla)汽車公司正在增產。殼牌公司表明,在風能或太陽能豐富的地區,這種電池的前景十分光明。

電動汽車電池或對電網產生極大影響。2009到2012年間,丹麥研究人員進行一項名為「愛迪生」(Edison)的研究項目,評估多種汽車給電網回輸電能的方法,簡稱汽車-電網技術,英文簡稱V2G。

研究隊伍由IBM、丹麥的東能源集團(Dong Energy)、西門子及博恩島(Island of Bornholm)當局共同組成。博恩島靠近丹麥海岸線,因島上有專用可再生資源,該研究就在島上進行。研究人員試圖將風力產生的多餘電力,儲存到電動汽車電池內,驗證是否可行。當電網需要電力時,若車主將電力傳輸回電網,就能獲得一定補償。

該系統雖然尚未正式運營,但的確可作範例,證明電力工業最終能夠發展為分散型電網系統。這「最大塊的蛋糕」,不依靠傳統公用事業,而是靠個體家庭和企業消費者構成的網絡生產。大家發電,不僅供自己使用,還可以供給電網。公用事業的角色將因此徹底改變,負責維護電網系統穩定,實現能源二次分配,而非負責發電;只有電力供需失衡、需要調整時,才會負責發電。

這一新興市場趨勢,促使德國能源生產商RWE在2014年整頓內部,將傳統的發電設備合併改造為分隔的存儲設備,並轉變公司核心任務,專注於可持續能源的生產。其他公用事業公司也同樣應該重新審視公司的任務、架構和流程,才能適應消費者身兼商業夥伴這一轉變,從而在新世界中繼續存活。

在新世界中,能優化分配的感測器和數據分析,遠比傳統的集中發電設備重要。在美國和歐洲的幾個城市,人們已經成立了合作機構,努力讓能源項目創造收益,提高成效。隨著愈多生產者加入,合作機構將改變現狀,減少對津貼補助和激勵獎金的依賴。

當類似合作機構逐漸擴張甚至普及,大家也減少對碳源燃料的依賴,所有的能源政策、商業模式、收費制度無疑都將徹底改變。當年行動電話出現,打破傳統的電話網絡時,通信市場也曾經歷類似轉變。

本文經授權轉載寶鼎出版《世界上最聰明的地方:從鏽帶到智帶,看智力共享如何引領全球鏽帶城市聰明轉型》(原標題:智能能源與氣候變化:消費者變生產者)

責任編輯/林安儒

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