德國柏林新創公司成功開發具儲氫功能之太陽能系統
依據德國知名智庫Fraunhofer研究所數據,截至2021年底,德國已安裝超過200萬座太陽能光電系統,輸出功率為59 GW,於2021年共提供電力51太瓦時(terawatt hours),占德國總用電量9.1%。
至今太陽能系統多無法提供家戶單位自給自足電力,仍需仰賴電力公司電網補充。德國創新獎得主Home Power Solutions(HPS)新近開發一款結合電解製氫、熱泵之太陽能系統「Picea」。該系統日間產生的多餘電量,可儲存於小型電池(20 kWh),當此電池充飽後,系統自動啟動電解槽將多餘電力轉換為綠氫,並儲存於鋼瓶中。倘太陽能產生電力不足以滿足日常能源需求,系統將啟動燃料電池並將氫氣轉換為電能。
此系統由太陽能發電系統及儲能系統(包含製氫電解槽、燃料電池、容量為20 kWh的電池,安裝於室內)兩部分組成,儲氫鋼瓶則置於室外。
「Picea」系統所產生之廢熱,夏季可用於加熱熱水供日常生活所需,冬季則透過通風系統提高室內溫度或通過銅製管路連接至現有供暖系統。然而,此系統將電能轉化為氫氣時,將有30%能源損失,逆向轉換時則將再損失約20%。柏林應用科技大學(Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, HTW)再生能源系統教授Friedrich Sick表示,該系統實際上存在能量轉換效率不彰問題,但廢熱回收再利用稍可彌補能量損失。
然而,此系統否能足以獨立提供家戶單位充足電力,並於溫度低於零時為供熱系統提供足夠電力,取決於多項因素。一個居住於面積不超過150平方米之4口家庭,平均每年日常電力需求介於3,500至4,000千瓦時(kWh),加上供暖系統對電力需求為2000 kWh情況下,此家戶單位可由此太陽能系統獨立供電,並減少3噸碳足跡。
價格方面,此太陽能系統依規格不同,價格約介於9萬至11.5萬歐元之間,德國復興信貸銀行(KfW)雖提供15,000歐元補助及稅賦減免,惟安裝成本仍高。但若在符合KfW 40建築標準之節能建築安裝時,由於某些電子零件已內建於建築中,故價格可以減半。儘管價格不低,自2019年以來,德國已安裝約200個Picea系統。且近來因能源價格爆漲,詢問度大增,訂單滿手。
德國太陽能工業協會常務董事 Carsten König表示,此項儲能技術對於能源轉型相當重要,未來勢必將持續發展改進。Sick教授則認為該系統雖尚有改進空間,但目前是唯一可透過季節性儲能實現單戶住宅近乎電力自給自足之太陽能系統。(資料來源:經濟部國貿局)