有別於傳統光伏裝置,智慧太陽能溫室發電、種植兩不誤

作者 Emma Lin | 發布日期 2017 年 11 月 07 日 8:30 


(首圖來源:UC Santa Cruz 影片截圖)

太陽能電池板發展用來供應家庭電力已有一段時間,應用在溫室上並不常見,但是,建設溫室的位置一定有充足的陽光照射,是否能加以利用?加州大學聖克魯茲分校的科學家便透過一種新穎的波長選擇型光伏系統(WSPVs)技術,可以讓架設在溫室屋頂的太陽能板在收集陽光能量的同時,不會影響到底下農作物的生長,達到農電共生目標。

號稱比傳統光伏系統更有效率發電、成本也更低,一種相當新穎的 WSPVs 技術在 2012 年由加州大學聖克魯茲分校兩位物理學教授 Sue Carter、Glenn Alers 開發,並成立 Soliculture 公司將技術推向市場。

溫室建築的原料為玻璃或塑料,接受太陽電磁輻射而加熱,使溫室內的植物、泥土、空氣變暖,種植作物較不受氣候與季節影響,在亞熱帶和溫帶國家很流行,另外在乾燥地區還有防止水份過度蒸發的效果。

現在,科學家將透明、嵌入亮紅色發光染料的太陽能板鑲在溫室屋頂上,可以在吸收光線的同時將能量集中到狹窄的材料帶上產生電力,用來驅動溫室內的風扇、加熱器、供水系統等,促使溫室脫離電網不依賴化石燃料。

如同其名,波長選擇型光伏系統只會吸收藍色和綠色波長光,其餘光線則放行通過讓植物吸收成長,加州大學聖克魯茲分校邁克爾·洛伊克(Michael Loik)教授領導的研究小組在實驗期間監控了 20 種溫室作物(番茄、黃瓜、檸檬、辣椒、草莓等)的光合作用及產量,發現 80% 作物的生長並未受到影響,甚至有 20% 作物在紅色太陽能板下長得更好。

另一個實驗中,洛伊克還發現在紅色太陽能板下種植的番茄,用水量反而比傳統的溫室節省 5%。雖然洛伊克認為農作物在紅色太陽能板下生長的速度會變慢,但最後產量與品質並不會受到影響。

過去 20 年,全球溫室作物產量增加了 6 倍,占地逾 364 萬公頃,如果溫室用電未來可以自給自足,或許多少能減少溫室氣體的排放量,洛伊克表示,WSPVs 太陽能板的成本更低,每瓦約 65 美分,比傳統矽基光伏電池每瓦的成本少了將近 40%。

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海洋能源潛力大,潮汐能與波浪能 2050 年可供 750GW 電力

發布日期 2018 年 07 月 09 日 8:30 | 作者 EnergyTrend


月球引起潮起潮落,也賦予海水巨大動能,因此潮汐能、波浪能等海洋能源都是個具有發展潛力的綠能選項,如果能善加利用海洋資源,對近海或是四面環海國家將大有裨益。

根據 Ocean Energy Systems 資料,波浪能與潮汐能預估可在 2050 年提供 750GW 電力,可說是當今全球核技術的 2 倍,目前更有不少國家正如火如荼部屬與測試該技術。

其中潮汐能可說是海洋能源中發展最成熟產業,韓國早在 2011 年便打造裝置量達 254MW 的始華湖潮汐電廠,加拿大公司 OpenHydro 也於 2016 年在芬迪灣裝置潮汐能系統,而英國 Atlantis 更在同年著手裝置世界最大規模潮汐能 Meygen project,其總發電量預估可達 2GWh。

(Source:Atlantis)

Meygen project 潮汐能技術像縮小版的三葉風機,外觀如同站立式海底電風扇,現在也有廠商正嘗試打造四葉或六葉風機。而 OpenHydro 則是使用 16 公尺高的圓形空心設備、內有十幾片朝內的葉片,遠遠看很像張開的魚嘴巴,海水流過葉片後就可產生動能與電力,目前該公司也成功於法國開設製造工廠。

(Source:OpenHydro)

為提升潮汐能成本效益比,廠商也不斷追求新技術,當前潮汐設備多為第一代系統,體型較大、裝設成本也高,但 80% 潮汐潛力區多在水深 40 公尺處,如要把初代潮汐能裝設在深海海床上,建設成本將所費不貲,因此第二代潮汐能應運而生,新系統渦輪機由多個轉子組成並可漂移在深海中,為避免被海流沖走,也會透過電纜與海底錨泊系統連接,體型較小也更適合裝置在深海中。隨著技術更迭,預估未來潮汐能裝置量還會持續增加。

海洋能源各有各的困擾,如果說潮汐能是海水侵蝕與裝設成本高,那浮在海面上的波浪能就還要再加上天氣、海浪拍打與船隻碰撞等困擾,基本上也是海洋能源中能量最不穩定又不規律的電力。

而為減少風險與維護成本,廠商也使出渾身解數,想讓自家產品出人頭地。像是 Wave Swell Energy 的波浪系統就不是浮在海面上、其發電設備甚至不會碰到海水,該設備外觀看起來像是個半浸泡在海中的大型空心混凝土建築,其下方留有一個與海洋連接的通道,當海水流入或流出通道時,引起的空氣壓力會使頂部渦輪機運轉,藉此來發電。

(Source:Wave Swell Energy)

荷蘭波浪能公司 Wello 的動力設備也不會浸在水中,其設備外型像是一艘船,而轉輪與動力設備皆裝置在船體內,有助於減少海水侵蝕速度與波浪拍打影響。目前 Wello 也正與印尼合作,展開其首次商業應用,並打造世界最大 10MW 波浪能。

但只要是在海上的設備,就勢必要跟海洋生物與漁民爭領地,如果設備太長或是太大都會遇到不少「船難」問題。

丹麥公司 Wave Piston 波浪能系統就是個可長達 185 公尺細長設備,該系統首尾分別被一個浮筒吊著,其中裝置的活動鋼板與活塞會隨著海浪前後移動並產生電力。而天氣不佳時,該設備也可沉入較為平靜的海底。只是該裝置實在是太長了,此類型系統最大的挑戰就是偶爾會被漁船撞到。

目前看來不管是潮汐能還是波浪能,設備都千奇百怪、各有各的優缺點與挑戰,也還不好說到底哪家技術能走入商業化,但是設備無標準化或是不相容可能不利於未來擴大生產,難以推動波浪能與潮汐能技術。

且隨著離岸風電裝置量上升與成本下滑,各國政府也可能會轉向投資離岸風電,而不是仍處在開發初期的海洋能源,使得波浪能和潮汐能開發商在資金減少情況下,陷入「開發測試成功」與「是否能擴大生產」窘境。

但也不能太過悲觀,全球 75% 以上為海洋,擁有不停歇的波浪動能可用,潮汐能也具有可預測優勢,OpenHydro 製造商 Naval Energies 執行長 Laurent Schneider-Maunoury 更指出,只要月亮一直環著地球旋轉,我們就可獲得無盡的潮汐能量。

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打造6要素 循環經濟永續建築

2018-01-31 23:59聯合報 記者沈婉玉/台北報導


台開集團tidc花蓮論壇昨晚邀請合作夥伴奧雅納(ARUP)歐洲區創新技術研究中心負責人烏爾姆(Jan Wrum)來台主講,台開董事長邱復生(右)致贈紀念品給烏爾姆(左)。 記者徐兆玄/攝影

永續建築創新研發大師烏爾姆(Jan Wrum)博士昨天來台演講表示,在永續建築理念中,「循環經濟」打破過去「取-造-用-棄」的思維與作法,藉由設計及商業模式降低天然資源的取用,提高產品回收與再製使用,建構出新型態的國際產業合作模式。

台開集團tidc花蓮論壇昨邀請合作夥伴奧雅納(ARUP)歐洲區創新技術研究中心負責人烏爾姆主講「循環經濟在建築產業的實踐—歐洲」。烏爾姆專注建築技術創新,推動永續建築,不只在建築中藉設計融入永續元素,更重視工法與材料。

台開集團董事長邱復生表示,台開各開發案著重環境、資源共生與共享,與ARUP理念契合,包括新埔微氣候水土保持、花蓮日出山莊共享空間與金門風獅爺商店街濕度、溫度控制等,都是ARUP設計給台開初始的想法與建議。

邱復生舉例,前兩年颱風重創金門,但風獅爺商店街卻沒有樹倒下;花蓮日出山莊受颱風接二連三侵襲,玻璃卻一塊都沒破;新埔雲夢山丘遇雨也不會積水,都是ARUP微氣候自然工法的成果。

他指出,「循環經濟」的永續建築是一套涵蓋既有及新興概念與設計方法的發展架構,兼顧產業發展與永續生活,在建築上則有六個要素,包括再生、共享、優化、回收再利用、虛擬化與交換,這些要素可應用於產品、鄰里、城市、地區甚至整個經濟體的發展。

他指出,再生就是建立綠色基礎架構,恢復生態系統。共享可擴大資產與資源利用率。優化是透過耐用性設計延長使用年限,減少維護需求及廢棄物的產生。回收再利用可減少碳排放。虛擬化是應用創新數位工具,管理所有建材、資產使用周期與年限,同時提供給整個供應鏈。

烏爾姆也介紹他主持的獲獎計畫BioBuild,生物智商(BIQ)綠能大樓讓微藻在建築外牆兩片玻璃間的水中繁殖、進行光合作用,提供大樓所需能源;未來將運用在飯店等產業上。

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比哈里發塔高2倍!東京打造奢華旅遊新地標

景點家/ 2018.03.19 16:00 文/MOOK景點家編輯部整理報導

由於世界氣候變遷劇烈,許多城市也開始計畫因應措施,東京則提出「未來東京」(Next Tokyo)計畫,要在東京灣打造一座結合人工島嶼、環保能源、摩天高樓、超迴路列車的未來城市,預計可容納50萬人口,前衛程度超越現在的杜拜,彷彿變身成科幻電影中的場景。


知名建築事務所提出「未來東京」(Next Tokyo)計畫 (圖/Kohn Pedersen Fox Associates)

未來東京是由著名建築事務所KPF提出的都市計畫,將未來城市的想像不再是以橫向發展,而是綜合性的直向發展。以高度1,609公尺的複合型摩天大樓為中心,可橫向、直向運輸的電梯為輔,在總面積12.5平方公里的海埔新生地上發展。


未來東京將未來城市的想像不再是以橫向發展,而是綜合性的直向發展 (圖/Kohn Pedersen Fox Associates)

KPF在海埔新生地規劃大片農地,周圍配有五座高度280公尺至460公尺大樓,總居住面積13.8萬平方公尺,預計總居住人口可達50萬人次,超越現有東京43萬人口。


KPF在海埔新生地規劃大片農地,總居住人口可達50萬人次 (圖/Kohn Pedersen Fox Associates)

這座摩天六角大廈「天空英哩塔」(Sky Mile Tower),若完工則為世界第一高塔,約杜拜哈里發塔的兩倍高、三座台北101、五座東京鐵塔。大樓不僅可以居住5.5萬人,且商場、醫院、餐廳、健身房等應有盡有,成為另類的觀光新地標。


摩天六角大廈「天空英哩塔」(Sky Mile Tower)約杜拜哈里發塔的兩倍高、三座台北101、五座東京鐵塔 (圖/Kohn Pedersen Fox Associates)

直向設計也不需要擔心因氣候變遷所造成的海平面上升,只需注意風渦影響與從平地送水達一定高度的問題。整座未來城市的能源都將使用風能、太陽能、海藻生質能等綠色能源,除了能夠自給自足外,面對全球氣候的變遷也不必害怕。


東京灣 (圖/Photo-AC)

直向的都市計畫不僅能解決土地面積有限的日本,還能因應未來30年的氣侯劇變。世界高層建築與都市人居學會(CTBUH)報告指出,各項興建未來都市的技術,都已經能夠克服,只需要充裕的資金籌措與建設細節。

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鹽水蓄熱太陽能池結構簡單成本低廉,唯應用仍待推廣

發布日期 2018 年 05 月 07 日  |  作者 EnergyTrend

太陽日照與熱能最為豐富的自然資源之一,發展至今已有許多有趣應用,其中一項為太陽能池(Solar ponds),利用太陽日照加熱人工鹽水池,再搭配熱交換器與渦輪機來發電,具有構造簡單、成本低與可長期蓄熱等優點。

太陽能池結構十分簡易,基本構造由底部黑色吸熱層、不同濃度鹽水與頂部玻璃蓋組成,越靠近底部的鹽水濃度越高,陽光照射後底部高濃度鹽水比重變大不會往上流,利用鹽分梯度來阻止熱對流,就像是海水中的鹽躍層(halocline),因此底部的熱量不容易流失,之後可再藉由渦輪機發電。

靠近底部吸熱層的高濃度鹽水池基本上可將溫度保持在攝氏 70 度到 90 度,上方低濃度鹽水層溫度則保持在攝氏 20 度至 30 度。

因此如果想使用熱發電系統,太陽能池是一個好方法,只要再加裝吸熱設備或渦輪機、冷卻儀等機器即可,且如果在氣候溫暖的地區採用該技術,可以達到全天候供暖和發電,甚至達到跨季節蓄熱,且維修方式也很簡單。

當今有許多太陽能熱發電等被動式設計技術,像是太陽能煙囪或是聚光式太陽熱發電廠都是採用此方式,但太陽能池由於主要材料為鹽水,成本低、技術含量也不高,經濟上頗具吸引力,不過這類技術未廣泛部署。

目前很少廠商與國家將技術達到商業化,只有以色列的 Beit HaArava 太陽能池、印度能源與資源研究所(TERI)與牛奶業者 GDDC 於印度 Bhuj 的太陽能池專案與美國 Bruce 食品在德州 El Paso 的工廠。這 3 個太陽能池專案雖然發展經驗良好,但尚未將技術拓展至其他地方。

以色列 Beit HaArava 為世界最大太陽能池,總面積高達 21 萬平方公尺,發電量可達 5MW 並於 1988 年退役。印度 TERI 與 GDDC 專案每年則可供應 22,000,000KWh 熱能,但該鹽池在 Bhuj 地震與 GDDC 面臨財務問題後不了了之。Bruce 工廠總面積為 3,200 平方公尺,可為工廠提供約 20% 能源。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖為海水鹽躍層,來源:Flickr/Saspotato CC BY 2.0)

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加國大風扇低成本抽取二氧化碳 加工變環保燃料

06月09日(六) 13:30

 


Carbon Engineering利用多把大風扇把空氣抽入冷卻塔。(互聯網圖片)

 


Carbon Engineering加二氧化碳加工成燃料。(互聯網圖片)

人類近年致力研發再生能源,計劃層出不窮。一間加拿大能源公司研發出一套可以抽走空氣中二氧化碳的「大風扇」,再將二氧化碳加工轉化為能源。技術成本更遠低於學界早年估算,踏出重要一步,公司現時打算大規模應用這項技術。

成立於2009年的能源公司Carbon Engineering,由微軟始創人蓋茨出資。公司利用多部大風扇,把空氣抽入冷卻塔,冷卻裝置內的氫氧化鉀溶液與空氣中的二氧化碳產生化學反應,從而抽從二氧化碳的純蒸氣,加工後可製成燃料供汽車和飛機等使用。

公司自2015年起在試驗工廠測試上述技術,目前每日可抽取1噸二氧化碳,而且成只需少於100美元(約780港元),比2011年的600美元(約4710港元)估價低。哈佛大學教授兼公司始創人之一的基思(David Keith)揚言,希望公司長遠可每日可製造2000加侖燃料。基思指出,要解決成本問題必須大規模使用技術,現時公司已與部分美國企業簽約,希望減低技術成本。

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瑞士新創研發水泥儲能塔,混凝土磚成另類位能巨型電池

發布日期 2018 年 11 月 13 日 14:06 | 作者 EnergyTrend |   


未來乍看之下平凡無奇的水泥高塔,其實說不定是個對城市供電大有裨益的巨型電池,不僅能有效儲存再生能源多餘的電力,成本更是比目前的鋰離子電廠還要便宜。

瑞士公司 Energy Vault 近日研發出新型的儲能技術「水泥電池塔」。該設備約 35 層樓高,頂部還有個超大型六臂式起重機,遠遠看起來就像個尚在施工的大樓,但它其實是個超大型電池,且其運作原理跟抽水蓄電廠很相像,先把一塊塊 35 公噸重的混凝土磚堆成一座高塔,需要用電時再讓頂層的起重機把水泥磚移到下方,以位能帶動發電機運作。

Energy Vault 執行長 Robert Piconi 表示,水泥電池塔內建軟體收到電網訊號後,就會自動啟動起重機,在考量風速與天氣狀態下升降水泥磚,讓設備可以穩定提供電力。


每座塔儲電容量為 10~35MWh,尖峰功率輸出最高可達 5MW,該系統採模組化設計,廠商可透過打造多個水泥塔來提升儲電容量。水泥電池塔的反應速度也不像外表看起來那麼笨重,起重機可以在 2.9 秒內啟動,往返(roundtrip)效能更高達 90%,也不像一般電池系統一樣會遇到電解質外洩或是性能衰退等問題。

系統採用混凝土碎片製成,進一步減少成本與廢棄物。雖然水泥電池塔內外部都會經歷風吹日曬,可能會隨著歲月流逝而磨損,但 Energy Vault 仍對該水泥電池塔的運作壽命相當有信心,聲稱服役時間長達 30~40 年。

Energy Vault 希望水泥電池塔未來可以配合再生能源發電廠,在無風無日照的日子裡,該系統也能助電網一臂之力、穩定電網彈性與滿足供電需求,更認為電池塔每度電成本能比澳洲的鋰離子電池廠、德國的液流電池與其他儲能系統還要便宜,預計價格落在 700 萬至 800 萬美元左右。

目前公司已經打造一座 20 公尺高的初始版本,上方的起重機能運載 500 公斤重的水泥磚,並預計於 2019 年為印度塔塔電力公司(Tata Power)提供一座 35MWh 的水泥電池塔。未來 Energy Vault 努力尋找買家的同時,也致力於最佳化起重機的運作效率以及用混合建築廢料來製作成本更低的水泥磚。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Energy Vault)

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Alphabet X以鹽巴儲存再生能源的Malta專案獨立,獲蓋茲、貝佐斯等投資

 2018-12-25發表 | 文/林妍溱


Malta專案目的在打造一種電熱轉換儲存系統,將太陽或風產生的電能轉換為熱能,再儲存至鹽、鋼、防凍劑等便宜的材料內,在需要時轉換為電能。

Alphabet 創新實驗室Alphabet X去年成立再生能源儲存專案Malta上周宣佈獨立為Malta Inc,並募得包括比蓋爾茲、Amazon執行長貝佐斯和馬雲等多位知名投資人共2600萬美元的投資。

Malta來自Alphabet X(原Google X)去年成立的射月計畫-馬爾他專案(Project Malta)。根據網站說明,現在打造再生能源的來源成本已經遠比使用石化燃料來得低,但問題在於再生能源不易儲存,成本也很高,這也是推動潔淨能源普及的一大阻礙。

Malta正在開發一種電熱能源儲存系統(Electro-Thermal Storage System)。它的原理(下圖,來源:Malta)是在電網上將太陽或風產生的電蒐集起來送到這個系統中,這個系統利用高、低溫差原理,以熱泵將電轉換成熱能,之後將熱能儲存在熔鹽中,冷能則儲存在經冷卻的液體中,時間長達數天甚至幾周。之後需要用電時,再以熱引擎再利用溫差轉換回電能。Malta使用的是像鹽、鋼、防凍劑、及空氣等普及而便宜的材料,而其嶄新的工程技術也可以將能源從產生之初,保留到它被需要時。

Malta並宣佈在首輪募資中獲得第一桶金,由Breakthrough Energy Ventures(BEV)為首的多家業者投資共2600萬美元。BEV指出,解決再生能源的間歇問題是提供便宜而穩定的潔淨能源的關鍵一步。

Malta指出,該團隊已做過多種工程設計、原型,現在Malta的系統可以將來自任何地方,由風、太陽或石化燃料產生的電能儲存幾天甚至幾周。成為獨立公司後,Malta已經可以設計並為電廠、電網及能源產業客戶打造百萬瓦的測試發電廠,該公司也將尋求合作夥伴發展便宜而穩定的再生能源儲能系統。

同時,一如其他Alphabet X的其他專案,包括Foghorn、Dandelion和Makani,該公司也會持續投入減少碳排放的技術研發,未來或可用於Wing或Waymo的產品中。

Techcrunch報導,BEV來自Breakthrough Energy Coalition,後者是一個投資集團,背後金主包括微軟創辦人比爾蓋茲、阿里巴巴創辦人馬雲、Amazon創辦人暨執行長Jeff Bezos及SAP創辦人Hasso Plattner等知名人物。

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物聯網資安標章首發 4家實驗室獲認可

經濟部次長龔明鑫(前排左三)出席由經濟部與NCC共同舉辦的「物聯網資安標章啟動暨成果發表會」

經濟部與國家通訊傳播委員會今(12)日共同舉辦「物聯網資安標章啟動暨成果發表會」,並在今天首次頒發物聯網資安標章合格產品證書。經濟部指出,該部攜手通傳會促成4家物聯網資安標章認可實驗室,揭示國內資安產業生態系初步建置完成。

經濟部說明,物聯網資安標章制度是聯合發展物聯網設備影像監控系統、智慧巴士車載系統及無線射頻通傳設備等資安標準及技術指引。並在各界群策群力的合作下,促成電信技術中心、安華聯網、台灣電子檢驗中心及勤業眾信等4家認可實驗室及奇偶科技2款驗證合格網路攝影機。

經濟部指出,數位經濟發展成為全球趨勢,近幾年針對物聯網設備發動的惡意軟體攻擊,如日前發生的網路攝影機遭受資安攻擊,造成全世界網際網路服務的重大損失,更凸顯物聯網資安的重要性。足見發展具備資安防護的物聯網產品為決戰IoT應用市場之首要任務,而透過物聯網資安標準與檢測制度的推動能確保物聯網資安的防護能力。

經濟部並說,通過驗證取得物聯網資安標章的產品,在國內成為公部門優先採購的安全產品,也將有助於出口至美國、歐盟。

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鼓勵中小企業創新研發 經濟部通過12項補助計畫

經濟部中小企業處今(4)日召開「小型企業創新研發計畫(SBIR)」第345次指導會議,審議通過12項中小企業所提創新技術/服務研發計畫之研發經費部份補助,其中包含服務+文創領域1項、民生化工領域3項、機械領域4項、電子領域4項。(完整名單請見
https://www.moea.gov.tw/MNS/populace/news/wHandNews_File.ashx?file_id=68581 )

經濟部通過12項SBIR補助計畫

中小企業處指出,這次審議通過之計畫,將同時帶動廠商投入研發經費逾3,077萬元,預期將可誘發中小企業投入更多研發人力,促進研發人才的培育及研發能力的累積。

中小企業處表示,推動SBIR計畫的目的,就是為了鼓勵並協助國內中小企業積極投入創新研發,使中小企業得以永續經營、成長茁壯,更透過研發成果建立完整產業體系,促進台灣未來經濟發展。

經統計,SBIR計畫自88年2月開始推動至今,累計通過執行6,904件創新研發計畫,補助超過115.9億元,帶動中小企業投入220.2億元的研發經費,對於提高我國中小企業技術水準、提升我國產業之競爭力、及傳統產業之升級轉型,有相當之助益。

如欲進一步了解SBIR計畫,可電洽計畫服務專線:0800-888-968,或上官網查詢 (網址:
http://www.sbir.org.tw )

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