2016年11月30日星期三

中國成再生能源大國 新物料降再生能源成本


美國候任總統特朗普以為,氣候變化只是中國製造的騙局,背後動機是為打擊美國製造業。本月,巴黎氣候協議正式生效,美國是否退出尚待觀察,共和黨的政策向以石化能源傾斜,美國對再生能源的熱情,肯定大不如前。

美國能源政策向石化傾斜,減少資助再生能源。那邊廂,中國則大力開發新物料、物聯網(IoT)、電池、微電網(Microgrid)等新技術,再生能源成本下降,中國有望以再生能源,改變全球能源開發的方向。

據國際能源署(International Energy Agency,IEA)發表的2016《全球能源展望》報告,全球再生能源;包括太陽能、水力發電、核能、風力投資極為迅速,比十年前最樂觀的估計還要快。石油和天然氣仍是最大能源投資;但再生能源在發電價格下滑,估計2040年之前,毋須補貼已具競爭力,可佔全球六成發電量。去年再生能源發電的總投資額,更已超越石化。

中國更成全球再生能源的投資大國,甚至超越美國。去年,中國每小時建立兩部風力發電機組(Wind Turbine),太陽能和風力發電成本持續下降,從2010年至去年,沿岸風力發電場成本下降三成,太陽能發電成本更下降三分二。

電動車亦以高速發展,2010年全球有一萬二千萬電動車,2016年已達一百三十萬部,比去年翻一倍,其中四分之一位於中國。中國亦是電池驅動電動車大國,去年達七十四萬部。電動車有不少挑戰,包括了電池續航力;但中國擁有電池開發能力,包括比亞迪和新能源科技等創新企業,開發電池的核心技術。

上海研發最大風車葉片

再生能源成長的先決條件,生產成本必須進一步降低。每年風力發電量雙位數增長,海上風力發電場時刻承受嚴苛天氣考驗,加上長時期運作,必須降低維護費用,延長運作壽命,才能降低成本。全球最大聚合物廠商之一Covestro,於2016年杜塞道夫舉辦的K Fair塑膠技術展覽會,展示了長達37.5公尺的聚氨酯(Polyurethane,PU)製作風車葉片(Rotor Blade),發電量可達1.5兆瓦。

葉片配置於九十米高風車上,烈風時雨點打下沖擊力猶如子彈,質料須非常堅固,Covestro也開發出新塗料Pasquick,塗於葉片和風車上,長時期扺禦海風侵蝕。

Covestro創新部主管施樂文博士說,上述技術有望改變再生能源前景,現時以環氧樹脂(Epoxy resins)製作的葉片,過於脆弱,不夠強靭,加上製程昂貴,不能與石化能源競爭。聚氨酯固化更快,大大降低製作成本,製作車葉的新樹脂和製程,由Covestro位於丹麥的風能研究,以及於上海的聚合物科研開發中心合作開發。

Covestro於中國有兩百多名研究人員,與上海玻璃鋼研究院、德國樹脂鑄件HÜBERS、重慶國際複合材料,以上述PU開發出新車葉;施樂文說,中國研究團隊短時間內,解決樹脂製作葉片技術難題,葉片佔風車發電機組成本四分一,隨著聚氨酯取代環氧樹脂,石化和再生能源成本差距大為縮窄。

新物料延電動車續航力

Covestro也參與了以光伏系統驅動的《陽光動力2號》飛機研發,全程不費任何石化燃料作環球飛行,展示Covestro聚合物,作為溫度絕緣物料,應付機艙外攝氏正負40度的溫差。Covestro可持續發展總監Richard Northcote說,新聚合物可作食物包裝、甚至電動車外殻,建築物料,大大減少空調和冷卻的耗能。

IoT技術突飛猛進,IEA估計帶來效益也極為驚人。除了再生能效,能源效益大幅提高也改變了能源前景。

中美積極發展微電網

雖然說,再生能源如如光伏、風力、生物沼氣發電系統的不穩定性,導致了傳統電網從發電、負載、輸電、配電到用戶端的新挑戰,不少討論集中智慧電網。但是電網公司要全盤改造電網費用不菲,近年儲電技術改進,私人建立的微電網(Microgrid)興起,以運算技術調整用電需求。微電網可從分散發電資源,通過儲能、能量轉換、電量監控、保護裝置的小型發配電系統,有效蒐集和配發再生能源產生的電量。

微型電網技術,很大程度上是IoT技術配合,中國大舉投資於再生能源和IoT,加上電力需求迅速和變化,微電網的計畫更如雨後春筍。中國國家電網(SGCC)更是推動國際微電網國際標準的組織,其中 IEEE 2030.3和IEEE 2030.9兩項國際公開標準,均由SGCC主導。

本港機電工程也發表再生能源發電各種系統,與兩家電力公司電網接駁的技術指引,本港開始有建築物開始,混合再生能源與傳統電網,向電力公司申請併網。

上星期,美國電車公司Tesla屬下的SolarCity宣佈,已經在美屬薩摩亞的特斯拉島(American Samoa island of Ta’u)建立了太陽能微電網,純以光伏發電和儲電構成的微電網,足以推持島上六百位居民,三日供電之用。另一家歐洲公司,法國的施耐德電氣也大力推動有關的概念,不同的微電網有助大幅減少配電損耗,也令再生能源併入電網的成本大幅下降。



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