針對未來再生能源與儲能產業(yè)發(fā)展,相關先進國家如美國、歐盟及日本等將它列為重點發(fā)展產業(yè)。其中美國總統(tǒng)歐巴馬提供23億美元的貸款用于支持再生能源發(fā)電、儲能系統(tǒng)等技術發(fā)展;并增加60億美元長期投資于再生能源發(fā)電技術與輸電設備,45億美元于擴展電力傳輸范圍以及電網建設。在各國的推波助瀾下,預期未來全球再生能源產業(yè)可望持續(xù)擴大,隨著各國政府積極投入再生能源產業(yè)發(fā)展,「儲能」將是促成再生能源產業(yè)發(fā)展與應用的重要關鍵。
再生能源發(fā)電中,普遍應用的技術包括風力與太陽能發(fā)電,但由于太陽能及風力發(fā)電受自然條件影響,造成電力不穩(wěn)定,需透過儲能系統(tǒng)平穩(wěn)電壓后再與電網結合,因此,蓄電是再生能源產業(yè)未來發(fā)展重要課題之一。
再生能源發(fā)電系統(tǒng)分為并網式及獨立式。并網式的大型太陽光電廠及風場,根據(jù)美國能源部委托國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)評估發(fā)現(xiàn):「如果太陽能及風力發(fā)電占系統(tǒng)供電比例達百分之十以上,其可靠度會對整體供電系統(tǒng)產生沖擊。」因此,并網式的大型再生能源發(fā)電廠需要儲能裝置;并網式的小型太陽能或風機則因為其發(fā)電量小力,可以直接透過電網回傳至電力公司,或經過變電器直接使用,因此不需要儲能。至于獨立式供電系統(tǒng),多半應用于電網不及之偏遠地區(qū),儲能在獨立式發(fā)電系統(tǒng)則非常重要。另外還有一些路燈、景觀照明設備結合小型風機或太陽能板來供應夜間照明之電力,其裝置也會有儲能之需求。表2所示為再生能源儲能需求。
根據(jù)美國市場研究機構勒克斯研究估計目前全球能源儲存市場為24億美元,若目前全球有10%的并網的風場使用電池儲能裝置,單就電池市場預估將達到500億美元。日本富士經濟(圖1)預計2014年再生能源儲能規(guī)??蛇_2050MW,其中太陽能發(fā)電占41%,風力發(fā)電占59%。
常用的儲能裝置包括鉛酸電池,鎳鎘電池,鎳氫電池和鋰離子電池,目前世界各國的風能及太陽能發(fā)電系統(tǒng)廣泛使用的為膠體密封鉛酸電池。至于研發(fā)中的儲能技術分別有:電化學儲能的部份,包括氧化還原液流電池,如釩電池,鈉硫電池和大規(guī)模鋰離子;電學儲能系統(tǒng)有超級電容器,動能儲存系統(tǒng)如飛輪儲能,位能儲能系統(tǒng)有空氣壓縮儲能系統(tǒng)。
針對太陽能發(fā)電及風力發(fā)電之儲能裝置需求,及各種電池儲能技術選擇中,其主要的考量因素整理表3所示。其中,成本是再生能源儲能選擇最優(yōu)先考量之因素。而表4為現(xiàn)有及發(fā)展中之電池商品化情形,鉛酸電池因具價格優(yōu)勢,是目前最常用之儲能電池。而鈉硫電池為日本最新研發(fā)的產品,其效能高達一百萬瓦,目前在西明尼蘇達的風場接受測試。Xcel公司能源公司亦計畫在明尼蘇達州南部建立一個年產能1100兆瓦的風力發(fā)電機組用的鈉硫電池。
綜觀上述,針對再生能源儲能裝置之未來商機,政府目前推動的電池安全及標準制定,鎖定輕型電動車,新興能源等儲電系統(tǒng)應用整合發(fā)展,配合再生能源產業(yè)的持續(xù)發(fā)展,儲能需求將隨之擴大。且全球多種儲能技術的研發(fā)中,尚未有任何一項技術勝出,面對未來的新需求,臺灣廠商應針對主要應用需求及商品化關鍵因素,尋求技術突破,以建立進入產業(yè)障礙及提升產業(yè)競爭力。