裝太陽能板、智慧電網,企業依舊會缺電?一場大停電讓綠電的兩難浮上檯面
裝太陽能板、智慧電網,企業依舊會缺電?一場大停電讓綠電的兩難浮上檯面

5 月 13 日,台電高雄路竹路北超高壓變電所匯流排因人為疏失,造成興達電廠 4 部機組跳機,無法正常送出電力。這次事故,導致全台 62 個工業區中,其中 29 個工業區輪流停電,加工出口區以楠梓加工出口區影響較大,區內有日月光半導體、華泰電子、國巨等大廠;三大科學園區中,竹科跟中科分別有 20 多家廠商受影響,南科則有 40 多家廠商受影響。

停電會使得企業損失龐大。為確保電力無虞,企業常見做法包括自行添購發電機、架設智慧電網。近年能源與環保政策獲得重視,企業也擴大使用再生能源,像是採購綠電、或者自行設置再生能源設備。

停電
圖/ 張庭銉攝影

日月光:智慧電網自動降載電壓

半導體封測廠龍頭日月光,因曾經歷2017年815大停電,位於楠梓加工出口區的高雄廠損失900多萬元,促使日月光發展「智慧電網技術」。一旦接到限電通知,智慧電網可以區分哪些是必要用電、哪些是非必要用電,藉由控制中心自動降載電壓20%,並將情形回報給台電系統,將損失降到最小。這次513停電,日月光高雄廠立即啟動備援供電系統,搭配智慧電網等措施,所受影響有限。

台積電:廠區設置太陽能板

另一方面,以台積電為例,2019 年台積電社會企業責任報告指出,除了採購綠電,台積電也在廠區設置太陽能板,新增太陽能板裝置容量 1720 千瓦,已發電量 370 萬度;2020 年持續擴充太陽能裝置容量 655 千瓦,預計發電量可達 527 萬度,全公司 7% 用電總額為再生能源;預計在 2030 年以前,達成全公司生產廠房 25% 用電量使用再生能源。

綠電不是萬靈丹,搭配儲能系統才能穩定

但是光建置綠電相關設備,不足以確保供電穩定。原因在於,再生能源發電情形容易受天氣影響,以太陽能為例,假設沒有日照,就會無電可發;加上電力需要在生產當下就被使用,即使白天日照再多,這些電力依然無法續航到晚上。

因此需要一套「儲能系統」,一來儲存多餘的電力,提供夜間使用;二來自動調度電力、維持電網穩定性。

儲能系統:以電池存下過剩電力,有需要再送出

近期日月光在高雄市衫林國中導入智慧電網技術,因為該所國中地段比較偏僻、用電常會中斷,日月光先透過太陽能板將光能轉換成電力,並進一步儲存在電池裡,同時用智慧電網監控電流量,達到最省電的分配電力方式,過程完全不需要倚靠台電電力。這次遇上興達電廠事件,衫林國中師長表示,電燈只閃爍了一下、其餘電器一切運作正常,但是像宿舍沒有太陽能及電網系統的地方就停電了。

全球電源與能源管理領導廠商台達電,也在金門與台電合力建置「儲能貨櫃系統」。台電表示,金門太陽光電、風力發電等綠能發電占比最高可達 30% 以上,台達電的儲能系統可以平緩再生能源變動,太陽日照充足時,存下過剩電力;有需要時則將電力送出,維持電網穩定。假設遇到跳機,電網也可以自動調整系統頻率,在 0.2 秒內供電救援;相較啟用傳統備用機組,需要 15~20 分鐘,等同快上數千倍。

Solar energy_太陽能
圖/ shutterstock

延伸閱讀:沃旭、上緯、台達都是成員!SEMI成立風能產業委員會,拚本土供應鏈產業化

發展綠電儲能系統的難處:電池貴、地不夠

上述例子可見,即使擁有能源,也必須搭配儲能系統。如果無法儲存、調動,一樣可能面臨無電可用。還記得今年2月中,美國德州遭遇北極嚴寒暴風雪侵襲、造成400萬名用戶大停電的事件嗎?事實上,德州是美國的重要能源重鎮,擁有豐富的石油、天然氣資源,在近年再生能源的趨勢下,也發展風力與太陽能光電。《華爾街日報》報導,2020 年德州電力 40% 來自天然氣發電、 23% 來自風力發電、18% 來自火力發電、11% 來自核能發電。

在得天獨厚的背景下,德州是全美唯一採用獨立電網、擁有自己的電網。但無法從其它地區的電網緊急調度電力,成了隱憂。早在2011年,德州就曾經歷類似的大規模停電,當時聯邦能源管理委員會(FERC)就建議,應該加強電網防凍等基礎設施、發展儲能電備系統,為寒冬做好準備。

但以企業面來說,有其難以發展的地方。先前日月光投控行政長汪渡村在接受本刊專訪時表示,以智慧電網來說,必須搭配儲能系統,才能發揮最大功效,對此,企業遇到的難題,一是電池價格貴,二是土地取得困難。相較學校用電量小,因此可以把技術完整套用,但工廠用電量大,以目前的技術能量而言,電池體積龐大,在既有的加工園區中,很難找到新空地建置電池,即使企業想要自建電廠,也可能因為佔地面積廣、顧及環保問題,受到反彈。

儘管儲能系統還在發展階段,但隨著愈來愈多產業需要儲能,電池價格可望持續下探。《CNBC》舉例,電動汽車電池組在 2010 年時為 1100 美元(約新台幣 3 萬 422 元),到2019 年已降低為 156 美元(約新台幣 4314 元),10 年間下降 85%,假設持續擴大經濟規模,2024 年有可能降低至 100 美元以下(約新台幣 2800 元),未來儲能產業的應用場景將不限於電網、電動汽車、甚至進入住宅場域,公營事業也可能成為儲能產業最大潛在市場,透過整合儲能系統到既有的系統中,在尖峰用電時段協助供應電力。

《CNBC》指出,現在最廣泛應用的電池種類為鋰電池、也有人積極開發固態電池與液流電池,現在無法保證最後哪種電池會勝出,但能確保的是,電池將在我們的中發揮更大作用。

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資料來源 / The Wall Street Journal、CNBC、台積電2019年企業社會責任報告書
本文授權轉載自:經理人
責任編輯:錢玉紘

關鍵字: #綠電
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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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