紐約地鐵試驗液流電池將起飛,日本月光計畫獨垂淚

作者 | 發布日期 2014 年 05 月 12 日 8:34 | 分類 能源科技
jerryfergusonphotography
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紐約正面臨一場能源大革命,州長推出全球最前衛的分散式能源計畫,打算進行一場智慧化與電網管理效率上的天翻地覆改革,從此許多過去耳熟能詳的電業名詞,包括備載、尖峰等等可能將通通消失:尖峰用需求反應讓用電需求下降,還有不足則以電網級能源儲存裝置補充,而不再需要保持龐大備載容量,徒增成本。



但紐約州開始紙上談兵的同時,大蘋果紐約市也正如火如荼的實際推動裝設能源儲存裝置,先從紐約地鐵開始。

 

因天災蒙生分散應用

紐約市可說是美國分散式能源觀念最早萌芽的地區之一,這一切也是因為一場天災,當桑迪颱風橫掃美東,紐約陷入一片黑暗,連醫院都因緊急發電機失效而不得不撤離病人,一片哀鴻遍野中,只有紐約大學校區,成為一片黑暗中的光明之島,原來紐約大學先前為了標榜「節能」,不計成本,建立了一個天然氣熱電共生的系統,本來只是為了沽名釣譽一番,沒想到在天災中發揮奇效,當集中式電網受天災摧毀,紐約大學校區不但有電,有照明,還有暖氣,成為附近居民的避難中心 。這個天災中的經驗讓許多紐約客意識到分散式能源在能源安全上的重要性。

紐約地鐵也一樣是桑迪颱風的停電受災戶,這次紐約地鐵管理單位都會運輸局(Metropolitan Transit Authority,MTA)決定建立能源儲存系統,規模為 400 度電儲存容量,設置在紐約市中心的百老匯大道 2 號上,使用的是德國 Gildemeister 旗下奧地利廠商 Cellstrom 所生產的 CellCube 全釩氧化還原液流電池。合作單位除了 MTA,還包括紐約州研發局(New York State Research and Development Authority,NYSERDA)、美國釩業(American Vanadium)、紐約的電力公司聯合愛迪生(Consolidated Edison,Con Ed。與聯邦愛迪生 ComEd 不同)。

《科技新報》報導,美國投資銀行桑福德伯恩斯坦(Sanford Bernstein)認為:能源業將進入已太陽能與能源儲存為主流的時代,許多不適合電動車產業,因而被電動車市場淘汰的電池技術,卻可能適用於能源儲存,而有一番新局面。液流電池也是這些電池技術的其中之一。

 

液流電池再受青睞

液流電池的構造是兩大桶的電解質,在中央的反應室透過薄膜化學反應的同時產生電力,或是通電時反應反轉,改為儲存電力。其優勢是液體對液體,沒有固液相介面,因此沒有鋰電池等電池使用久了內部會逐漸發生枝狀結晶,造成壽命與短路的問題,但是缺點是體積極為龐大笨重,顯然不可能應用於行動裝置,就連汽車要裝兩大桶電解質也很勉強,因此在過去不受重視。

但隨著電網級能源儲存需求的崛起,液流電池壽命無限,儲存量大、安全性高的特質,重新受到重視,而電網級儲存裝置可以放在大型庫房,體積不是問題,另一方面以儲存量而言,液流電池成本遠低於目前主流鋰電池,因此液流電池一時間又成為明日之星。

此次紐約 MTA 與 Con Ed 打算藉由這 400 度電的試驗裝置,測試液流電池在模組化、大容量、數小時以上長時間的電力儲存應用上的實際效果如何;Con Ed 還打算觀察分散式儲存裝置是否能讓電網省錢,因為電網為了供應尖峰時刻的最大需求,需要耗費大量基礎建設成本維持龐大的輸配網路以免尖峰網路擁塞,但絕大多數時刻這些輸配容量都閒置,如果尖峰改為由分散式儲存裝置就近就地供應多出來的電力需求,Con Ed 就不需擴建輸配網路,而能省下大筆固定開支,並能反應在電價之上回饋給紐約的消費者。更重要的是,MTA 與 Con Ed 還打算觀察下次天災來時,能源儲存裝置的效果如何。

若紐約此次實驗結果如預期,那麼液流電池有可能將進入爆炸成長期,除了顯然將帶動德國 Gildemeister 飛上枝頭當鳳凰,也將庇蔭美國許多開發液流電池的新創事業,如 EnerVault,以及誕生自麻省理工學院(MIT)的新創企業 Sun Catalytix 等等。

 

日本錯失發展契機

但事實上,並非只有德國與美國發展液流電池,早在 1980 年,日本經濟產業省的前身通商產業省,就定下了發展能源儲存的「月光計畫」(Moonlight Project),其中,除了鈉硫電池以外,另有 2 種電池技術均屬於液流電池,但是日本徒有遠見,數十年過去,液流電池卻毫無發展,追根究柢,還是因為日本過去選擇依賴核能,因此對主要與太陽能搭配的電網級儲存技術興趣缺缺,結果 30 年來一事無成,現在在承受核災後才積極發展太陽能的同時,卻只能眼睜睜看著德國與美國吃香喝辣,可說得到所有的苦果,甜頭卻都被歐美給佔去。

日本的慘劇說明了能源政策與產業政策息息相關,錯誤的能源政策導致即使有產業遠見也會遭到扼殺,近來鴻海董事長郭台銘認為應該把環保節能視為生活常態,調整升級產業結構,可說此事最佳的註解。

(首圖圖片來源:Flickr-jerryfergusonphotography CC by 2.0

 

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