礦業龍頭帶動,可再生能源結合能源儲存省成本

作者 | 發布日期 2015 年 03 月 18 日 10:41 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 風力
取自路透 RTR4I767

可再生能源結合能源儲存,可最佳化分散式能源微電網的電力調度問題,解決電網穩定性問題,不過,雖然可再生能源如太陽能與風能的成本已經大幅降低,能源儲存成本降幅仍差強人意,因此雙方結合的應用尚未普及,不過,對於能源成本原本就較高的偏遠礦區,以可再生能源結合能源儲存取代過去的柴油發電機,不僅減少碳排、空污,更可節省成本。龍頭金屬及能源礦產與農產品生產及貿易商嘉能可(Glencore)、全球最大鋁業公司力拓加拿大鋁業(Rio Tinto Alcan)分別嘗試以不同的技術組合進行。



嘉能可於加拿大北部拉格蘭(Raglan)有處銅鎳礦場,位於極北的極圈地帶,礦場沒有電力網路,也沒有瓦斯管線,只能靠運送柴油到現場,以柴油發電機發電,而運送柴油的成本也因地處偏遠而十分昂貴,這使得能源成本居高不下。

但是礦場附近有處海拔 600 公尺高的高原,周遭林木稀疏,很適合風力發電,在進行勘查後,嘉能可決定投入這項全加拿大首見的工業可再生能源結合能源儲存建設案,第一階段於 2014 年夏季開始,先設置一具德國 Enercon 風力發電機,以較小規模實驗在極地氣候下系統是否能順利運轉,以減少第二階段擴大規模時的風險。

當風力發電超過礦區所需用電時,多餘的電力除了先以飛輪能源儲存裝置儲存之外,將用來電解水產生氫,氫用於氫燃料電池系統,當礦區需要用電大於風力發電時,可從燃料電池供電,也可用來驅動氫燃料電池車輛。由於拉格蘭位於極北,一般電池技術都因溫度過低而效能不佳或完全無法適用,氫技術是最佳選擇。

這座結合風力發電、電解水、氫燃料電池的可再生能源結合能源儲存微電網系統,若第一階段運轉順利,將於 2016 年擴大規模到 3 ~ 5 座風力發電機,預計全數完工以後可減少礦場 5 成柴油消耗。而若運轉順利,嘉能可也將轉移技術給附近的村落,推廣這套系統、嘉惠鄰人。

 

鋁業和太陽能廠商合作

力拓加拿大鋁業則在澳洲昆士蘭北部的韋帕(Weipa)擁有一處鋁土礦,力拓加拿大鋁業與美國第一太陽能(First Solar)及澳洲太陽能開發與安裝商 Ingenero 合作,建立太陽能發電與電池能源儲存結合的微電網系統。

此計畫第一階段將斥資 2,340 萬澳幣,建立 1.7 百萬瓦規模的薄膜太陽能電池發電場,除了供應韋帕礦場,也供應韋帕市區與港口用電,預期可取代 2 成的柴油發電需求。第二階段則將擴大發電規模到 6.7 百萬瓦,並建立電池儲能系統,以達到日間可百分之百供電給礦場及周遭市鎮及設施的目標。

投資此計畫 1,130 萬澳幣的澳洲可再生能源協會(Australian Renewable Energy Agency,ARENA)表示,韋帕計畫可成為其他礦場的參考藍圖;而提供電池整流器的廠商理想能源(Ideal Power)則表示,礦場多半在電力網路不及的偏遠地區運作,許多礦場因此只能倚賴柴油發電機,不僅昂貴,身處偏遠地區,維修不易更是問題,而如今電池價格下跌,因此可考慮如此結合電池能源儲存的辦法,預期可減少 7 成的燃料使用。

而礦場往往有先前挖掘的深坑,也成為能源儲存的可能選項,明尼蘇達大學杜魯斯分校的自然資源研究所認為某些積水舊礦坑,可能作為抽蓄水力發電的蓄水池;另一方面,許多老舊礦坑,則可用為壓縮空氣儲能(compressed air energy storage,CAES)所需的風穴。壓縮空氣儲能需要在合適的地理條件區域挖掘用來打入壓縮空氣的洞窟,即所謂風穴,但若是老舊礦坑已經挖掘出空洞,剛好能用來當作風穴,則可大幅降低儲能成本。

不過,若礦場一邊正在挖掘,舊礦坑拿來做為風穴使用,可能會有安全性問題,因此這個想法尚在理論階段。

無論如何,在龍頭大廠帶動下,偏遠礦業使用能源儲存技術取代柴油發電,將漸漸成為風潮,而可再生能源結合能源儲存的概念,可望由礦業領域先行發展,待規模化與技術進步使系統價格進一步降低,再普及到一般用電領域。

(首圖來源:《達志影像》) 

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