【科技部綠能科技聯合研發計畫】匯集科研能量　開創臺灣綠能產業新契機

在「創能」領域方面，技術發展重點著重於創新綠色能源科技，協助發揮臺灣太陽光電開發低成本高性能輕量之太陽能電池技術發展及離岸風能等再生能源特色，以期擴大綠色能源來源，協助建立太陽能及風能產業所需之關鍵技術。以臺灣大學林唯芳教授團隊的成果為例，即是利用鈣鈦礦為太陽能電池的新材料以提高能源轉換效率，不僅更適合弱光環境、因應多樣氣候，並搭配矽晶材料設計成疊層型的太陽能電池，更能有效吸收不同頻譜的光線，再加上開發大面積塗佈生產製程的技術，還能兼具無毒環保、耗能降低、成品輕量等多項優勢。
臺灣大學林唯芳教授團隊的「鈣鈦礦／矽晶疊層太陽能電池量產技術」設計出疊層型的太陽能電池，兼具無毒環保、耗能降低、成品輕量等多項優勢。

而在中央大學蘇清源教授與中央研究院程育人副教授團隊，則是針對水電解產氫過程，採用新合成硫化金屬為觸媒，並加入石墨烯為導電載體，配合太陽光電元件為供電來源，提升水分解效率。

以當前主要的綠色能源中，離岸風電正是我國積極推動的項目；但相對目前所使用的固定式風機，可對應的合適風場也相當有限。因此成功大學楊瑞源副教授團隊研發的抗颱型浮動風機關鍵技術，就選定能較傳統固定式風機減少工程組裝與維護成本、設址也更有彈性的浮動式風機，並以氣候環境較嚴苛的臺灣沿海為研究場域，打造結構更強韌、具抗颱能力的風機和浮台，也將更有利於離岸風電的發展。

成功大學楊瑞源副教授團隊研發的「抗颱型浮動風機關鍵技術開發與實海域驗證」採用浮動式風機，有利於臺灣離岸風電的發展。

綠能技術領域廣 提升效益是關鍵

綠色能源的開發應用，讓世人更加了解能源得來不易；也讓「節能」成為改善能源問題的方法之一，再加上有效的能源管理及相關策略訂立，才有機會在未來達到淨零碳排放的終極目標。其中空調系統常被視為用電大戶，更是節能減碳的一大對象；臺灣大學陳希立教授團隊就是從空調系統的節能著手，一方面開發創新的除濕材料，使得引進室內的空氣濕度得以降低，減少空調系統負荷；再者運用地底下的淺層溫能，達到控制空氣溫度的效果，大幅減低傳統空調系統的耗電。

而得力於智慧能源管理系統的幫助，中央大學曾重仁教授團隊即是透過微型感測器持續收集室內各處的溫濕度資料，並經由人工智慧計算分析後，進而控制空調、照明等設備，達到舒適且低耗能的使用環境。臺北科技大學王錫福教授團隊則是針對高科技產業的空調節能，配合熱交換器等硬體改良，並採用深度學習技術預測參數，使空調系統保持最佳效能。

中央大學曾重仁教授團隊利用智慧能源管理系統搭配微型感測技術，打造智慧綠建築未來式。

提升資源的循環或再利用，並從中開發更多有價值的能源，相對也可形成節能效果。成功大學張嘉修教授團隊以及中央大學蕭述三教授團隊在工業節能方面，都無獨有偶地採用農業廢棄物，經由氣化後產生合成氣、用於燃燒發電，或衍生高價值的化學品，同時還能回收燃燒所產生的廢熱再次發電，使得生質能得以有效循環、創造更多能源。

中央大學蕭述三教授團隊透過結合微電網與智能技術，實現分散式電力系統。 

而「儲能」技術在綠能科技鏈中扮演著中繼的角色。儲能方式大體上可區分為物理儲能與化學儲能兩種，而化學儲能具有高儲能密度之優勢，尤其適合小型至中型，及可攜帶式(例如電動車)的儲能元件與系統。本計畫專注在化學儲能技術，包括鋰離子電池以及氫儲能與應用之相關技術。例如對於電能的儲存，臺灣科技大學黃炳照教授團隊以硫化物材料開發固態電解質，加上高鎳三元系正極和無陽極技術等，使固態鋰離子電池能備有更高的能量密度。而成功大學鄧熙聖教授團隊也著重鋰電池材料的研發，並透過高分子及無機複合等材料，製作膠固態及全固態的電解質，以利於固態鋰電池的創新應用。

在黃炳照教授團隊的「高容量高安全性硫化物系固態鋰離子電池」研究中，建立全臺第一個硫化物固態電解質合成平台及鋁箔包全固態電池測試平台。

在新興的綠色能源中，氫氣也是受到高度矚目的標的。在儲氫的技術上，元智大學詹世弘教授團隊即是利用金屬「鎂」對氫氣的吸附性，以二氫化鎂的形式來儲存氫氣，可達到85%以上的儲存率，並具有較高的安全性等優點。另外，成功大學陳志勇教授與陳炳宏教授團隊開發具有陰陽離子交換層的「兩性膜」為水電解槽的隔離膜，可使產氫效率超過90%。

導入再生能源電網系統整合挑戰大

再生能源的占比不斷增加，代表的不只是電力來源更趨多元化，更重要的是當不同發電方式連結至電網後，整個電網系統整合與實務管理的挑戰也愈大。中正大學吳元康教授團隊的研究，就是要因應再生能源發電必須仰賴天候、不夠穩定的狀況，並透過風速、照度、溫度、濕度等天氣預報數值，經人工智慧技術加以分析，預測太陽能、風能的實際發電量，以作為電力調度和管理營運的依據，提高供電的穩定和安全。

然而，除了追求發電量的精準預測，當再生能源電力進入電網時，原就比傳統發電方式更為浮動，還可能遭受天候環境變化或系統故障等突發情況影響。因此在行政院原子能委員會核能研究所張永瑞組長團隊就強調以自主研發的配電網路管理系統來輔助穩定供電，尤其能在事故發生時，可利用管理系統快速找出故障點並隔離，進而協助電力的調配或修復。

張永瑞組長團隊是以「自主研發的配電網路管理系統」來輔助穩定供電。

當再生能源的應用愈趨廣泛後，隨之而來的一大議題就是分散式微電網系統的設置與管理。中央大學林法正教授團隊則提供智慧型微電網運作時的各項管理系統應用；比如利用電池儲能系統來儲存多餘或補充不足的發電，或是在不同的微電網間彼此調度電力等。而成功大學楊宏澤教授團隊開發的技術，更是整合電力用戶側發電設備、儲能系統、電器負載等管理，以達到用電的最佳化及省電節能的效果，同時也利於更上層的電能管理系統進行調節配電。

中央大學林法正教授團隊提供智慧型微電網運作時的各項管理系統應用。

攜手產學研 深耕綠能技術發展

另外在綠色能源的應用端，由成功大學賴維祥教授團隊推動的技術中，除了採用「儲能」概念整合氫燃料電池系統與無人機，以輕量化的金屬板來減低燃料電池重量，並可配備容量較大的氫氣瓶，藉此提升無人機的續航力。

成功大學賴維祥教授帶領團隊讓燃料電池發威，提升無人機續航力。

同時為鼓勵綠能科技的應用及人才培育，科技部特別委由成功大學規劃舉辦「2020綠能無人機創新大獎賽」，設定參賽隊伍必須在無人機上導入創新綠能技術或設計，如太陽能或燃料電池等，最後共有六組團隊進入決賽。其中元智大學《元智智慧氫能》團隊以高度整合燃料電池及通訊功能的氫能動力無人機榮獲「其他綠能動力無人機組」首獎，並創下首架氫能無人機由宜蘭烏石港來回龜山島的24公里長程飛行紀錄。

在科技部「綠能科技聯合研發計畫」的推動下，已有多達六十多項綠能創新或應用技術獲得良好進展，並有上百家企業參與研發合作，更不乏相關學術論文及專利技轉等成果，甚至已有產業應用的實績。顯然透過產學合作的平台，更能有助於連結綠能技術的前瞻研發和產業應用，使這些綠能科技能在國家社會的需求趨勢下，協助解決能源問題、創造更高的技術價值。