微型逆變器幫助屋頂型太陽能達標
微型逆變器幫助屋頂型太陽能達標

經濟部能源局預估屋頂型太陽光電將在今年超過3GW,提早5年達成政策目標 [1],目前正在研討,2025年全國太陽光電總容量20GW不變的目標之下,提高屋頂型太陽光電的比例。根據能源局的統計,2018年太陽光電安裝容量達1.055GW,其中屋頂型太陽能是829MW,佔比高達78%,本來呼聲最高的地面型太陽能僅有226MW。

能源局預估2019年台灣太陽光電新增容量約1.5GW,如果我們用80%屋頂型估計,約占1.2GW。過去因為建築法規容積率限制與違章建築的議題,讓能源局保守預估屋頂型太陽能的容量。2018年,經濟部與內政部攜手合作,修正「設置再生能源設施免請領雜項執照標準」,增訂在不影響公共安全及妨礙違章建築處理之前提下,得設置太陽光電發電設備之態樣 [2]。都市的屋頂容易受到建築物的遮蔽,鄉村的屋頂也可能受到旁邊樹木的遮蔽,導致太陽能發電量減少,「微型逆變器」 的發明,正好解決這個問題。

解決發電量問題,微型逆變器能助屋頂型太陽能達標?

當然,事情不可能這麼順利,事實上微型逆變器在全球的市占率目前非常小,是一個很少人注意到的題目。目前市場上的主流產品是串列型逆變器(String Inverter)與集中型逆變器(Central Inverter)。集中型逆變器應用在地面型電站,其他非地面型電站主要使用串列型逆變器。市場調查機構IHS統計美國的太陽光電逆變器,發現串列型逆變器(單相/三相低功率)與集中型逆變器(三相高功率)的成長速度趨緩,成長速度最快的是微型逆變器,預估2019年市場規模達美金1.5億元,市占率約13% [3]。 (註:圖片的數字誤植,1,000M的正確數字應該為US$100M。)

圖一:HIS統計的美國太陽光電逆變器市場趨勢
圖一:IHS統計的美國太陽光電逆變器市場趨勢
圖/ IHS Markit

微型逆變器之所以能夠在美國市場快速成長,主要是因為具備以下的優點:

(1)優化每片模組,避免遮陰損失,發電量最大;
(2)不需DC零組件,安裝簡易輕鬆降低設計施工時間成本;
(3)單片監控,發電狀況一清二楚。

傳統的集中型與串列型逆變器,因為是數個模組串聯,當其中一個模組的電流下降(發電效率下降,可能是模組故障或是遇到遮蔭),則該串所有的面板電流也會跟著下降(因為直流串聯的電流是固定的,圖二左側三個模組的電流I值必須相同)。微型逆變器的原理則是讓每個模組併聯,所以個別的模組電流下降不會影響到旁邊的模組,每個模組上安裝一個微型逆變器,可以讓該模組的發電效率達到最大值。

圖二:傳統(String&Central)逆變器與微型逆變器的優化比較
圖二:傳統(String&Central)逆變器與微型逆變器的優化比較
圖/ 昶昱能源(EnluxSolar)

微型逆變器因為體積小、重量輕,很容易安裝在太陽光電系統的支架上,主要動作是鎖螺絲與接電力線而已,所以獲得廣大的光電安裝業者喜歡,如圖三所示。

圖三:容易安裝的微型逆變器
圖三:容易安裝的微型逆變器
圖/ 昶昱能源(EnluxSolar)

這樣的論述,讀者可能沒什麼感覺,所以我分享一個ABB串列型逆變器的影片,告訴大家安裝串列型逆變器是非常專業的工作,一定要取得專業證照,一般民眾請勿輕易嘗試。我的意思並不是說安裝微型逆變器就可以比較隨便,而是說明對於專業人士來說,安裝微型逆變器的難度,遠遠小於安裝串列型逆變器,更別說是最複雜的集中型逆變器了。

ABB Solar Inverters:PVS-100/120 assembly video

高投資高報酬,微型逆變器市佔連年攀升

微型逆變器單位成本與一般中型三相串列型逆變器相比之下高出不少,約與小型單相串列型逆變器相當,但是發電量可以提高10到20%,直接提升了整體太陽光電的發電收益。同時,微型逆變器的功率比較小,約在300至700W之間,又選用高規格的電子零件,使用壽命約在20到25年。串列型逆變器的壽命約在5到8年。換算下來,微型逆變器的壽命大概是串列型逆變器的2.5到5倍的時間。如果我們把串列型逆變器的價格乘以2.5到5倍,其區間落在NT$7,350至21,000/KW之間,如果再考慮串列型逆變器少發電10到20%,微型逆變器並不是太貴。上面的現象如果用專業一點的論述,就是資本支出(CAPEX)與總體擁有成本(Total Cost of Ownership, TCO)的差別,簡言之,微型逆變器的資本支出比較高,但是總體擁有成本比較低,所以逐漸取得市場占有率。

當然,如果傳統逆變器在架構上取得創新,降低總體擁有成本,依然有競爭力。我們在產業前瞻分析會看到高單價高毛利率的產品市占率反而逐年增加的現象,通常就是因為其TCO比較低的緣故。CAPEX很容易讓我們誤判情勢,盡量少用這個指標。最近鬧得沸沸揚揚的離岸風電,具備高CAPEX的特性,但如果我們去分析其TCO(LCOE/LACE/SCOE)等,就會發現成本是非常低的,所以市占率逐年提高,快速成長。從以上分析可發現,系統容量20KW以下的小型家用屋頂市場,微型逆變器的成本優勢更勝於單相串列型逆變器。在中型的案場中,由於效能的提升,可做到單位裝置容量的效益最大化。

美商Enphase Energy是全世界微型逆變器的領導公司,經過多年的努力,深耕市場,累積競爭優勢,股價在2018年逆勢成長80%,異軍突起。我們可以看到太陽光電股票在2018年整體落後於S&P 500與Russell 2000,這是非常不好的一年。Enphase Energy的股價還要逆勢成長80%,實屬不易。

圖四:2018年太陽光電股價績效
圖四:2018年太陽光電股價績效
圖/ NREL [4]

微型逆變器的領導公司Enphase功率最大的逆變器是460W(IQ7X, 96 cell),昶昱能源公司看到市場上對於降低CAPEX的期待,推出了EL-650微型逆變器,可連接兩片光電面板,獨立優化監控。這兩家公司各自代表不同的競爭策略,Enphase採用系統單晶片(SOC)的策略,一機對一板;昶昱能源則採用一機對多板的策略。究竟哪一個策略比較容易獲得市場的認同,值得我們觀察與期待。

我們看到微型逆變器取代單相串列型逆變器的趨勢(20KW以下的系統),如果參考美國市場規模,兩者相加每年約有新台幣150億元的市場。能源局改變政策,提高屋頂型太陽光電的容量目標,我們預期台灣的市場規模也會跟著成長。 微型逆變器因為增加發電量、容易安裝、容易監控、長壽命、低總體擁有成本,逐漸取得市場占有率。Enphase在2018年股價逆勢成長80%,實屬不易。有趣的是台灣公司昶昱能源科技用一機對二板的策略開發EL-650,要和Enphase的IQ7X SOC策略競爭,未來的市場變化,值得我們觀察與期待。

參考資料:
[1] Daisy Chuang, “屋頂型太陽能發展超乎預期,能源局擬調高配比,” Technews, 10 01 2019. [線上]. Available: https://technews.tw/2019/01/10/last-year-installed-2-4gw-roofsolar/. [存取日期: 22 02 2019].

[2] 內政部, “合法建物屋頂存有違章建築設置太陽光電申設說明,” 內政部, 2018.

[3] IHS Inc., “PV Inverter Market Tracker-Q4 2018,” IHS, Inc., 2019.

[4] David Feldman, Anna Ebers 且 Robert Margolis, “Q3/Q42018 Solar Industry Update(NREL/PR-6A20-73234),” NREL, 2019.

[5] CHRISTIAN ROSELUND, “US will see more than 8 GW of solar come online this year,” PV MAGAZINE, 14 01 2019. [線上]. Available: https://www.pv-magazine.com/2019/01/14/us-will-see-more-than-8-gw-of-solar-come-online-this-year/. [存取日期: 23 02 2019].

[6] ABB, “ABB Solar Inverters: PVS-100/120 assembly video,” ABB, 04 07 2018. [線上]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=RS6we3OPb5M. [存取日期: 23 02 2019].

[7] 昶昱能源, “昶昱能源新機種,即將發布!,” 昶昱能源, 29 01 2019. [線上]. Available: https://www.enluxsolar.com/HotNews/Article?hotId=6ee65f9a-bd86-4a5f-a3a2-00f9833651c9. [存取日期: 23 02 2019].

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迎戰大缺工時代!德國凱馳在台首推「智慧自主洗地機器人」,開啟商用清潔革命
迎戰大缺工時代!德國凱馳在台首推「智慧自主洗地機器人」,開啟商用清潔革命

在少子化與高齡化的雙重夾擊下,台灣勞力結構正面臨前所未有的嚴峻挑戰,預估從2020至2030年間,15至64歲的勞動人口將減少約10.3%。「缺工」不再是短期波動,而是長期影響各行各業的結構性危機,尤以高度依賴人力的清潔產業為甚。

然而在後疫情時代,社會對場域的衛生標準只增不減,加上大型商場、交通樞紐、物流中心與高科技廠房的建設面積每年持續擴增,清潔人員招募困難且年齡漸趨中高齡,有限人力難以扛起龐大的日常清潔工作。

面對亟待填補的市場空缺,全球清潔設備領導品牌德國凱馳,憑藉深厚的專業底蘊與嚴謹的研發標準,首次在台推出「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」,為台灣大型商用場域提供劃時代的智慧清潔解方。

凱馳總經理李恒毅觀察,少子化與高齡化衝擊清潔產業,透過更省時省力的「人機協作」模式,可大幅減輕第一線清潔人員負擔。
凱馳總經理李恒毅觀察,少子化與高齡化衝擊清潔產業,透過更省時省力的「人機協作」模式,可大幅減輕第一線清潔人員負擔。
圖/ 數位時代

凱馳總經理李恒毅強調,「KIRA BR 50並非要取代清潔人員,而是建立更省時省力的『人機協作』模式。」在傳統模式下,清潔人員必須拖著重達數十公斤的水桶與設備,在大面積區域來回奔波,耗時費力。有了KIRA BR 50後,機器人能精準且獨立承接大面積地板的頻繁清掃與洗刷,讓清潔人員將珍貴時間與專注力轉移至桌面、扶手及高接觸頻率的精細區域清潔,大幅減輕第一線負擔。

集結百年洗地技術與智慧科技,四大特點樹立清潔標竿

事實上,市場不乏新創科技公司推出清潔機器人,但凱馳業務總監李敍均指出,大多新創公司擅長科技部分,但對於「如何把地洗乾淨」的清潔本質缺乏經驗。德國凱馳成立近百年來,早已是這方面的專家,歷經總部反覆打磨,KIRA BR 50結合凱馳的專業工藝與前沿科技,以四大特點樹立智慧清潔標竿。

凱馳業務總監李敍均指出,「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」經過德國總部嚴格打磨才正式問世,展現德國工藝的嚴謹與專業。
凱馳業務總監李敍均指出,「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」經過德國總部嚴格打磨才正式問世,展現德國工藝的嚴謹與專業。
圖/ 數位時代

首先是「高效清潔」,相較一般清潔機器人使用盤刷,容易讓污垢在地面旋轉滯留,KIRA BR 50採用獨家滾刷技術,一次完成預掃、收集垃圾、洗地與擦乾,搭配側刷貼近牆角,完成零死角邊緣清潔。每分鐘超過1300轉的高轉速刷頭,加上業界最高刷壓,大幅提升清潔效果,最高每小時可自主清潔高達2365平方公尺,相當於5.6座籃球場,一小時即可完成約兩次台北車站大廳的清潔作業,非常適合面積廣大的車站、機場、物流中心等大型場域使用。

第二是「極致安全」,隨著智慧設備進入高科技產業與政府機關等敏感場域,企業對設備安全與隱私防護的要求也日益提高,KIRA BR 50配備「3D點陣式影像偵測技術」,當機器人在環境感知與避障時僅呈現去識別化的點陣雲,不記錄或上傳實體影像,從源頭杜絕案場影像與隱私資訊被記錄或外洩的疑慮。此外資料傳輸裝置均支援AES-256位元高規格加密,並通過IEC與Syss等多項國際認證的自主導航、電氣安全與防駭客入侵設計,領先競品,建立清潔機器人極致安全的新標準。

第三是「解放人力」,大面積且重複的洗地工作交給機器人後,第一線員工便能投入更多需要專業服務的細緻清潔工作;同時搭配四合一自動工作基站,能自動高速充電、補充清水、排放汙水、清洗水箱,讓清潔人員更加省事。

第四是「友善操作」,考量許多清潔人員為中高齡族群,機身特別以簡單顏色和圖形化介面標示清潔人員可獨立操作的簡易按鈕,直覺易懂。針對開放式大面積,僅需人工操作一次,機器人便可在短時間內自主完成地圖掃描與路徑規劃,並具備智慧記憶功能,能自動回補因臨時障礙物而漏洗的區域,無須專業工程師提前設定地圖與電子圍籬,大幅降低使用門檻。

第一線清潔龍頭實測驗證,人機協作打造清潔新紀元

這套智慧清潔方案在正式推向市場前,也已在台灣機場等第一線大型場域實地驗證,與凱馳合作長達10多年的台灣清潔產業龍頭——信實集團,正是這場科技變革的最佳見證者。

信實集團副總經理趙雪吟相當期待未來在大型公共場域中引進KIRA BR 50,藉此提升清潔效率。
信實集團副總經理趙雪吟相當期待未來在大型公共場域中引進KIRA BR 50,藉此提升清潔效率。
圖/ 數位時代

信實集團承攬機場、車站等眾多大型公共標案,對設備品質與安全極為挑剔,信實集團副總經理趙雪吟坦言,「服務業缺工已經是全面性挑戰,第一線清潔產業長期面臨人力招募困境,引進自動化設備是不可逆趨勢。」

早在一、兩年前他親赴德國凱馳,看到KIRA BR 50後,便非常期待正式在台上市的一天。此次信實率先參與驗證,對KIRA BR 50展現出的穩定度與清潔效率印象深刻,不僅能高效自主洗地,完成後還會返回工作站維護充電,讓有限人力集中於精細工作上。

「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」具備四大特點,以高效清潔與極致安全協助企業穩定清潔量能。
「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」具備四大特點,以高效清潔與極致安全協助企業穩定清潔量能。
圖/ 數位時代

趙雪吟也特別強調,公家機關與大型企業標案對設備的製造品質、電氣安全與資安防護有嚴格標準,凱馳耗費數年進行嚴謹測試與多項國際認證,正是信實能放心將機器人引入重要案場的關鍵,期望未來導入至更多大型公共場域。

隨著KIRA BR 50正式登台,凱馳不僅為缺工時代提供最佳解方,也展現作為全球清潔設備領導品牌的前瞻視野,敏銳洞察清潔產業缺工、高齡化的必然趨勢,從第一線人員與企業實際需求出發,提前佈局研發對應智慧產品。未來凱馳將持續以領航者之姿,引進多元的專業清潔機型,讓「人機協作」不再只是前瞻概念,而是兼顧品質、安全與人本價值的最佳幫手,全力助攻台灣清潔產業邁向更高效、智慧、也更有溫度的全新紀元。

在2026台北國際自動化工業大展中,凱馳也將「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」帶到現場,展示人機協作的智慧清潔模式。
在2026台北國際自動化工業大展中,凱馳也將「KIRA BR 50智慧自主洗地機器人」帶到現場,展示人機協作的智慧清潔模式。
圖/ 數位時代
關鍵字: #機器人

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