四月 25, 2019
專題論壇 | 《電池系列四》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

本文作者:Sarah Newkirk,為一自由撰稿人 針對鋰離子電池,我們並沒有捷徑可走。我們真正需要做的是:嚴格控制操作參數。 《電池系列三》幫助讀者看到了鋰電池的潛能,以及其在未來越來越多的天災後可能扮演重建角色。在《電池系列四》中,我們將揭開能源資源持續進化後所成就的電塔,將如何活絡整個城市,並成為日常的重要一環。 無論是辦公大樓、居家住宅甚至是整座城市,相信在不久的將來,可能會由鋰電池或其他不斷進化的能源供電。鋰電池以應用在電動汽車和手機中而聞名,然而在全世界其他領域中的應用也愈見普及,包括警報系統、城市電網及辦公室和公寓建築。 只是目前若欲廣泛使用鋰電池,其中最大障礙之一正是「成本」,如用於電動汽車的鋰電池即價格不菲。而且,與其它電池一樣,鋰電池最終會壽命耗盡。鋰電池能夠充電,卻不是無限次數,只是鋰電池的優點為「自放電率」(一種可減少電池儲存電荷的化學反應) 遠低於其它可充電電池,如鎳鎘電池和鎳氫電池。 根據史密森尼雜誌 (Smithsonian Magazine) 報導, 為改善這種電源,研究人員正在努力提高其在能源密度、價格、安全性、對環境的影響以及鋰電池的使用壽命等各方面優勢,同時並著手設計新型電池。 「鋰離子取代鉛酸電池有越來越多的實例是用於固定應用,如資料中心,」UL 固定和動力電池 (Stationery & Motive Batteries) 首席工程師 Laurie Florence表示。「UL 見到了這類設備在測試認證的提交數量增加。」 Florence 並補充,使用鋰離子電源,有諸多優點。「與之相關的維護工作較少。且這是一種高能源的技術,因此所佔用的空間更少。」 同時,鋰電池也更為輕便,這也是會被用在車輛的原因。Florence 繼續說明:其替換的需求為之更少,且能以更小的占地面積提供更多的能源。 減少對電網的依賴 鋰離子電源在高樓層建築中可能特別有用,因其有助於降低對電網的依賴。將太陽能光電發電與電池儲能配對,將有助於滿足主要電力需求,並能幫助減少化石燃料的使用量。 而且,鋰離子系統在大型結構中,使用方式何其之多! 在這當中的一個關鍵考量因素為,電力在一天中的某些時段非常昂貴,或者建築物會有使用大量能源的一段時期。在成本或需求高峰之際,即能採用儲存在電池組中的能量為建築物供電。 謹慎之舉 然而,另一個影響鋰成長潛力的因素為持續的安全問題。 鋰電池雖已是安全技術,但當發生故障時,仍可能帶來災難,因其賦有極大的能量。「如果您有在關注紐約市,會知道該市已計畫 2020 年全市達到 100 兆瓦時 (MWh) 的儲存目標,」致力消防安全的 UL 研究主管 Pravin Gandhi 說。「但是,隨政策的落實,地方當局,如消防部門和建築部門,有責任批核在建築物中安裝儲能電池產品。」 「整體而言,從電力容量的觀點,其實該產業尚未意識潛在的火災危害,」UL 消防研發團隊經理Bob Backstrom 如此表示。「他們並未考慮罕見的火災發生場合,可能會決定災難的潛在規模;以及此可能對建築物及居民產生什麼樣的影響?」 雖然鋰電池可提供更清潔的能源,但內在的電池結構卻遠具複雜性。鋰電池面臨的挑戰之一是「熱失控」── 這是由鋰離子化學反應天性所引發的連鎖反應。熱失控可能難以壓制,因為反應產生了額外的熱量,而這將導致迴圈加劇,直到電池內的反應劑耗盡。 「隨著化學反應的進行,溫度升高,化學反應會加速,」Gandhi 補充。「鋰電池可以讓溫度快速升高,特別是當安裝在這些大型系統中。」 方位的重要性 備用電源並不是新的概念。許多關鍵基礎設備皆會設下三種等級的電力:公用事業供應商、電池和燃氣發電機。而這個概念的新穎之處是電池儲能採用鉛酸以外的化學物質。「我們現在擁有一種電氣產品,其具有儲存大量電力的能力,」Backstrom 補充。「而且,這些電力容載系統多用於室外,但它們正向室內移轉。」... read more