智慧能源和儲能發展 許地球一個乾淨未來

In-Snergy內含多種解決方案，全面實現智慧能源管理。圖片來源：In-Snergy官方網站

人類面臨的能源消耗危機從未真正解除，加上溫室氣體排放問題日趨嚴重，因此如何更聰明地管理及使用能源，以達到降低耗能及提升能效，已成為今日能源科技領域的重要議題，結合資通訊技術的「智慧能源管理」為重要發展方向。

此外，訴求節能減碳，再生能源是必走之路，然而風力及太陽能發電等多是間歇性能源，需搭配儲能裝置以維持穩定供應，因此儲能技術的發展與再生能源的普及息息相關。

HEMS需求成長 歐美為主要市場

首先，智慧能源分為兩大應用方向，分別為電力系統監測及環境節能舒適度偵測，這兩大方向將帶出頗具成長潛力的市場需求。

以家庭能源管理系統(Home Energy Management System；HEMS)來看，根據Markets&Markets調查顯示，2015年全球HEMS市場達27.6億美元，較前年成長32.5%，為成長期產品，美國與歐洲為主力市場，市佔率分別達40.1 %與36%，亞洲市場佔15.5%居於第三，Markets&Markets並預估至2018年將達80.2億美元。IEK則針對2016年市場推估，在各國持續推廣節能政策下，全球HEMS市場預估將成長至38.4億美元。

HEMS是指將家電設備，包括冷氣、冰箱、電腦、照明設備等的能源感測裝置，透過網路相互連結，蒐集家電的電力使用資訊，讓使用者能了解實際耗能所在、時間點及費用。

基於這些資訊，結合使用者的使用習慣調整及各項設施導入，例如能源顯示器、智慧溫控器、負載控制開關、智慧插座、智慧電表、通訊模組、智慧配電盤等，可進一步節省耗能。其中，智慧調溫器為家庭能源管理銷售額最大宗產品，其次為負載控制開關、智慧插座，最小為家庭能源顯示器。

導入雲端平台 節電效果顯著

當然，不只是家庭對於智慧能源管理有所需求，佔整體耗電最大比例的工業用電，以及大樓建物等也都需透過智慧能源管理達到能源高效運用及節能的目標。整體智慧能源管理市場潛力可期，已吸引眾多相關業者積極投入。例如，西門子與IBM攜手推出雲端樓宇能源管理方案。此一方案是結合IBM的分析和資產管理軟體，以及西門子的能源管理平台Navigator，透過雲端運算、資料分析與智慧型硬體設備等新興技術，深入分析內部和外部的資料，找出能源運用的潛在問題。

值得一提的是，台灣資策會所開發的In-Snergy(Internet Smart Energy) 智慧綠能管理平台，已經導入國內外超過300家的工廠及營業場所，成功幫助企業透過有效的能源管理與運用，省下至少10？20%的能源。此一平台是透過平台、通訊、軟體及硬體的整合，提供綠能服務與完整的智慧綠能聯網解決方案。在高彈性的技術架構下，In-Snergy發展四大領域的連網應用，包含智慧家庭、企業能源管理、再生能源管理及智慧照明管理，以滿足產業的不同需求。

透過智慧能源及各種綠能措施的有效運用，可大幅提升節能減碳效益。以明基智能與台灣最大免稅店昇恆昌的合作為例，明基能源除提供硬體規劃及改良外，並且提供顧問及軟體服務，包括優化空調管線設計、提供總量契約管理諮詢、設計節能照明最佳使用環境，並整合雲端管理平台，強化異常通報減少人為疏失等。

透過各種節能自動化及物聯網技術的導入，明基智能指出，昇恆昌的「節能減碳計劃」預計2016年可省近千萬，約100萬度電，減少700公噸二氧化碳排放，相當於2座大安森林公園1年碳吸附量、10萬個家庭日用電量、造林3.5萬棵樹，效果顯著。

再生能源供電穩定  儲能技術是關鍵

智慧能源管理的重點是節電，儲能則是要讓再生能源得以穩定供電，如此才能提高綠電的市場接受度。據了解，德國在福島事件後停止核電廠運轉，僅2011年，德國超過3分鐘的停電次數就累計高達20萬次以上，儲電設備對於穩定供電的重要性可見一斑。此外，使用儲能系統儲存間離峰時的多餘電力以供巔峰使用，也能進一步優化電力的使用。

根據2016年慕尼黑太陽光電展(Intersolar Europe)的資料指出，目前歐洲使用太陽能發電的前三大國家分別為英國、德國及法國，其中，德國綠色能源一年約製造40GW的產能，當中60%就是來自太陽能，整體來看，歐洲將逐步提高太陽能的使用。

以全球範圍來看，根據SolarPower Europe所發布的全球太陽能市場2016-2020的預估報告，預計在2020年全球安裝太陽能電力將可到700GW，顯然電力儲存系統的設置將日趨重要。

根據Pike調查公司估計2020年世界定置型儲能系統產值達350億美元。觀察2016年Intersolar展覽現場可發現，多家指標性廠商展出儲存技術最新進展，例如台達電子展出該公司研發的電能儲存系統、西門子、Pansonic、LG、ABB與德國汽車知名品牌Mercedes Benz，也都在現場展示最新可運用於家用的儲能系統。

推動儲能商業化  再生能源普及可期

值得一提的是，歐洲大型電力公司之一E.ON已計劃於德國發售住宅太陽能與能源儲存產品。E.ON預期於未來15年內將再生能源發電量增為3倍，因此相當重視再生能源的儲存技術發展。E.ON採用德國太陽能系統商Solarwatt的產品-MyReserve太陽能暨電池系統。

MyReserve使用鋰電池，電池直接介於太陽能面板與逆變器之間，太陽能面板發出的直流電力直接以直流輸入電池儲存，而非經過逆變器轉為交流電後，又經整流器轉回直流才輸入電池，因此能省去轉換損耗，相對提升能源效率。Solarwatt甚至宣稱MyReserve系統在用戶內部使用時，電力損耗幾乎為零，而需要間歇性儲存電力時，電池充放電循環的能源效率為93%。

台達推出的電池儲能解決方案也頗受矚目。台達的住宅創蓄電解決方案包括高可靠性電池模組和高效率太陽能轉換系統，系統擁有5kWh電池容量和5.5kVA轉換器輸出量，此電池採用與三菱重工(MHI)合作的電池技術，可在緊急情況，例如停電等時，為電視、空調和冰箱等一般家電以儲能供電約4小時，在正常的使用下，用戶可在一天的用電高峰期間使用儲能系統的電力以減少基本電費支出。台達的電池儲能方案包括鋰電池、標準化的電池模組、完整的電池櫃等產品方案，並結合台達的智慧讀表通訊平台和家庭能源管理系統(HEMS)。

在相關市場的開拓上，為因應日本電業自由化政策，台達近期已開始營運設在日本的第一座自營太陽能發電廠－「台達赤穗節能園區」，這座發電廠的裝置容量達4.6MW，每年可為當地提供再生能源發電約490萬度；台達也在日本為一棟約250戶規模的宿舍大樓提供智慧電錶系統和太陽能發電系統，實現住宅區的智慧能源管理。

整體而言，唯有再生能源的儲能商業模式可行，再生能源的成本與可靠性才能與傳統發電匹敵，也才能進一步普及，有鑑於此，各方勢力持續尋求更具突破性的儲能技術。

根據經濟學人報導，目前電網級的儲能電池技術除了鋰鐵電池外，包括以鈉硫電池、鎳鎘電池為基礎的電網級儲能設備都已進入商業運行階段，且預期還有更多突破性技術將陸續出現，再生能源全面取代傳統發電未必不可能。