本文作者:Kathleen Furore,為一自由撰稿人

波多黎各在颶風侵襲後的幾個月,許多地區仍在進行舉步維艱的復原工作。「在波多黎各,大約有 15 萬個家庭和企業仍在等待供電,」根據 NPR 2018 3 月的報告,「其中有許多人甚至是在那次『瑪麗亞颶風』之前的另一個『艾爾瑪颶風』襲擊時,即開始等待供電。」

在探究了鋰離子的內外及如何為設備供應電力後,我們於《電池系列三》,將帶領讀者見識鋰電池的潛能,及其能夠為我們造就一個可能的未來,特別是用在災後的重建。

微電網以及鋰離子電池儲能系統將是未來不可或缺的彈性能源

美國休斯頓在2017 年 8 月因颶風哈威遭受了近 2,000 億美元的損失。而其在歷史性的洪水災難中,有超過 10 萬住宅被破壞,數十萬人在風暴過後面臨停電。

2018 年的颶風和野火事件史無前例。惡劣的氣候災難將持續上演,雷暴和冰暴等更為常見的天災亦將繼續發生,而這些也將對受害地區的供電帶來嚴重破壞。城市可以避免風暴路徑內的家庭、學校、醫院和企業,因長期停電所帶來的破壞性影響嗎?

根據美國能源部說法,微電網 (Microgrid) ── 「可以與傳統電網斷開連接,並自動運作以幫助減輕電網干擾,同時加強電網彈性的局部電網」── 無論在大陸抑或在更偏遠的地區,微電網將為一可靠的解決方案。

「微電網,包括帶有鋰電池的儲能系統,或可成為重要且賦彈性的能源,」UL 能源暨電力科技部首席工程師 Kenneth Boyce 曾指出:「當欲幫助受重創的地區抵禦災害並從嚴重或長期停電中復原時,尤具影響力。」

為什麼是鋰離子?

Boyce 表示,鋰離子技術與用於筆記型電腦和手機電源的技術相同,因其獨特優勢 ── 使用足跡所富含的能量,使其成為目前電池最常用的化學品。

鋰所具備的獨特性質特別適用於電池。根據 PowerScout (為一加州公司,設計的智慧居家產品有助於節約能源):「鋰是六種鹼金屬中最輕的,具有最大的電化學勢,並就重量可提供最大的能量密度。」換言之,「這是一種非常強大而有效的儲能方式,」Boyce 強調。

電網效益

由於微電網能在主電網停止運行時繼續運作,所以能幫助降低電網干擾,且還可以充當電網資源,加快系統回應和恢復速度。

此外,微電網「透過整合不斷增加的分散式能源資源,如太陽能等可再生能源,可以支援靈活高效的電網,」美國能源部補充。

「將太陽能和鋰離子等能源耦合在一起的想法創造了協同效應,因此可以就地產生和儲存電力,」Boyce 表示。「它可以是固定式產品,如屋頂上的太陽能電池板;它也可以是移動型的儲存系統,因此一旦有災難事件時,用戶可以獲得更大的靈活度。」

顯然地,鋰電池的微電網可以是強大的能源資源,由於其高能量密度及充/放電效率,故當有嚴重的長期停電時,有促於復原工作。

不過,近期不時傳出智慧手機起火、筆記型電腦爆炸和悶燒電動滑板車等新聞,而這些牽涉鋰電池的事件,引起大眾對電池可能突然著火的安全擔憂。我們不禁要問:由鋰電池供電的微型電網引發的火災風險究竟有多大?當使用微電網時,可採取哪些措施以確保電池安全?

「鋰離子電池極具效能,且通常故障率低,」Boyce 說。「然而,就如我們多次在新聞看到的那樣,它們可能容易受到造成引火或爆炸等故障的影響。UL 多年來即一直致力於拓展電池安全科學,因此我們能夠找到導致這些故障的原因,並知道如何主動評估電池系統,來證明危害已獲解決。」

安全性測試

UL 已經展開廣泛的科學研究,制定了嚴格評估電池系統的測試方法,以及若干相應標準,其中包括「世界上第一個儲能系統安全標準」—— 這些都是為了促進電池以及儲能技術的安全和永續性。Boyce 補充:「已經通過測試評估的產品會印上或貼有 UL 標誌,證明產品符合這些重要的安全要求。」

儘管緊急恢復系統的規模可能會帶來另一連串的新問題,但美國境內各地的消防部門正在積極準備如何因應由鋰離子電池引起的火災。紐約消防局防火局局長 Ronald Spadafora 表示,即使是在修復期間,也應審慎處理現今的大型電力供應設備。

Spadafora 強調:「我們必須為這些新系統做好準備,因為我們知道它們將用於未來的大型建築,但我們必須確保已考量到如何讓這些系統保有安全。因此即便是臨時系統,也需要正確的安裝和操作。若我們能確保遵循適當的程序,就可以減少事故發生。」

根據 Spadafora 的說法,鋰電池的問題在於,過熱的電池會引發附近的電池以不同的速度過熱。因此大型電池系統可能會在很短的時間,或者幾個小時內崩潰,所以一旦發生故障,必須儘快撲滅火源。

讓您高枕無憂

緊急電源不僅適用於大規模的應急工作,也成為個人康復的關鍵部份。 

在某次停電後,Joseph Marion 為在佛羅里達州麥爾茲堡的家中採買一個太陽能電源組,其為可攜式發電機的一種環保型替代品。這些電源組的價格從 150 美元到 3,000 美元不等。Marion 1,500 美元購得該機型,對他來說花費不大,卻讓他更安心。

 「我不是那種能夠抵抗暴風雨的人,如果有雷電,我就不會出城了。」72 歲的 Marion 說道,他是伊利諾伊州佛蘭克林公園的退休管道技工。「如果我不得不前往格魯吉亞或其他地方,電源組能給我一點額外時間,好收拾打包東西,以確保一切都安全。」

私營供電

在 2017 年波多黎各颶風後,即有私營企業藉此建立微型電網恢復偏遠地區的電力。Boyce表示,這正是微電網展現非凡潛力的最佳實例。

「那裡的基礎設備遭受極大的破壞,因此採用『樂高模式』應用的儲能系統和太陽能電池板,為最需要電力的地方找到解決方案,」Boyce補充。「波多黎各展示了如何量身打造這些系統,來滿足個別需求。」

這其中還包括特斯拉 (Telsa) 使用電池和太陽能電池板,為聖胡安的兒童醫院恢復供電。特斯拉在 Twitter 上宣稱,這是在波多黎各多個用太陽能和電池啟用專案中的第一個專案。


特斯拉在 Ontario 甫建置的儲能電池銀行

2018 年 2 月,總部位於洛杉磯的可再生能源產品製造商 Sonnen 宣布,將與波多黎各當地能源合作夥伴 Pura Energía,共同調試太陽能和電池儲能微電網。這兩家公司將一起努力為偏遠城鎮奧羅科維斯的一所學校供電。

Sonnen 和 PuraEnergía 另將在該島的社區和救濟中心、食品配送中心和其他地方安裝微電網。這些範例正展示:災難發生時、及之後潛在的綜合可再生能源系統。

Sonnen 的拉丁美洲業務拓展總監 Adam Gentner 曾在一篇文章中指出:「這些微電網,不單成為災後復原工作的最有效計畫,更為世界上容易受到自然災害和停電影響的島嶼和地區做了準備。」

電池系列專文,我們將持續分享更多廣泛的鋰電池應用以及安全、廢置等相關議題及討論。

延展閱讀:什麼是微電網?


持續探索系列專文

《系列一》 這是一個鋰世界 ── 電池,它正在解放束縛
《系列二》 「鋰」內「鋰」外 ── 探索驅動日常設備的電力源
《系列三》 造就一個可能的未來 ── 繼續使用電網,鋰電池能用在災後重建
《系列四》 成為未來城市的一份子 ── 電塔:不斷進化的能源資源為生活一環
《系列五》 關於鋰電池的問題 ── 強大能源的另一面以及安全之本
《系列六》 在路途上,喚醒漂浪靈魂 ── 對自我意識與物質追求的安全
《系列七》 打造一個綠色的家園 ── 礦採與廢棄處置的環境風險


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