能源轉型大勢所趨，掌握碳中和儲能商機！一次搞懂什麼是碳中和、鋰電池、固態電池、燃料電池（07/12/2021 TechNews科技新報）
作者 姚 惠茹
聯合國在 1997 年 12 月通過京都議定書將大氣中的溫室氣體含量穩定在一個適當的水平，以保護地球的生態系統。從那之後，碳排量就逐漸成為評估環境成本的一項重要指標。2015 年 12 月，各國在《巴黎協定》中承諾，在 2050~2100 年實現全球「碳中和」目標。
什麼是碳中和呢？
碳中和是「從環境中消除的碳排超過所排放的碳」。通常透過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式，來達到相對「零排放」。目前為止全世界已經有超過 50 個國家宣告在本世紀中葉達到碳中和，超過 100 個國家在政策中提及，2050 年是大部分國家設定的目標年。
分析碳中和商機，首先要來了解主要碳排產業，目前全球最大的碳排放產業是電力產業，其碳排放量佔全球碳排放量比重高達四成，而再生能源發電的比重近幾年來雖然持續增加，也約略佔三成左右，如扣除水力發電、地熱發電等，以風電及太陽能為主的再生能源佔比又僅有一成，富邦證券表示，未來持續增加風電與太陽能發電仍將是主要的發展趨勢。
車輛的二氧化碳排放佔全球碳排放量比重超過二成，因此未來電動車取代內燃機汽車的趨勢，將會加快進行，另外包含製造業的工廠與建築業等佔全球碳排放量也達到二成，因此將被迫更新其生產設備，降低排放量，中國及其他第三世界等地區，必須要淘汰高汙染高排碳的產能，建置更具效能且符合環保碳排規範的產能取代，否則其出口將會被先進國家課以碳稅。
從前面分析主要碳排來源，就可以知道為什麼再生能源和電動車會成為近年來的重要產業發展趨勢，然而電動車雖然不排放 CO2，但若使用的電力是火力發電，則會增加發電廠的碳排量，因此電力來源由火力發電轉為再生能源，再使用電動車才能真正達到減碳的效果。
富邦證券表示，由於再生能源如太陽能與風電都是屬於間歇性發電，受到日照時間與季節性風力強弱的影響，必須透過儲能系統，將再生能源發電做妥適的儲存應用，故儲能系統將在碳中和發展趨勢中，扮演著重要的關鍵角色。
近年來光電、風電產業快速崛起，因綠能發電具間歇性特質，尚需儲能系統搭配，才能避免再生能源受到天氣因素的波動影響供電，確保長期供電穩定，儲能系統市場規模因此快速成長，2018年全球儲能系統放電量 5,971 百萬瓦時，預估至 2024 年，全球儲能系統規模年複合成長率超過七成。
富邦證券指出，現階段全球儲能系統主要可分為三大類，機械能儲能、電化學儲能（鋰離子電池）及化學儲能（燃料電池）三大類，其中以電化學儲能為目前的市場主流，而化學儲能為近年備受市場期待的另一種儲能系統。
鋰離子電池
目前全世界車廠所生產的電動車，其儲能電池的應用種類，以「鋰離子電池」為市場應用主流，而再生能源儲能系統方面，也大部分同樣採用「鋰離子電池」，作為協助電網進行電力調節的輔助設備，例如特斯拉在各地建置超級充電站，就會利用到鋰電池儲能系統。
鋰電池材料中以正極材料最為重要，一般都是以鋰合金氧化物所構成，也是常聽到的三元鋰電池就是以鎳鈷錳等三種材料組成正極的鋰電池，另外常聽到的磷酸鋰鐵，也是正極材料的一種。負極材料目前多以石墨為主，未來會往矽負極來發展電解質現階段都是液態（膠狀），目前業界正積極開發固態電解質的鋰電池，作為下一世代鋰電池的發展方向。
固態電池
鋰電池為「液態電池」，其電解液為膠狀電解質，而液態電池性能容易受溫度高低影響，並有電解液外漏爆炸的風險，當前普遍使用的有機電解液存在爆炸等安全隱憂，已成為限制鋰離子電池發展的瓶頸，而固態電解質的重量較輕，只有液態鋰電池的一半、充電速度比鋰離子電池快，只要 10~15 分鐘，而且沒有腐蝕性的問題，壽命較長。
目前日本豐田、南韓三星、中國寧德時代、美國的 Quantum Scape（QS），德國的 Solid Power 與台灣輝能等公司業已開啟固態電池產業化進程，目前預估最快 2023~2025 年間，有可能量產車用固態電池。
燃料電池
燃料電池為一種將燃料（通常是氫氣）與氧化劑產生的化學能通過化學反應轉換成電能的儲能系統，通常又稱為氫能源，利用氫燃料的氧化作用，產生電力，沒有排碳，只有排水，若是將太陽光電或風力發電的電力來產製氫氣，產製後的氫氣可做為燃料電池的燃料來源。
藉由氫能載體整合各式再生能源，能平衡各類再生能源供電缺口或不穩定。富邦證券表示，現階段包含美國、日本、南韓、歐盟、澳洲及中國都積極發展燃料電池，企業界與日韓車廠也都努力開發各式產品應用。
富邦證券表示，2050 年是大部分國家設定的碳中和的目標年，降低碳排放量的碳中和商機，已經成為未來十年的重大商機，因此使用何種電池能達到安全又具效能的綠能發電儲能系統，將會是未來產業發展的重點，也值得投資人持續關注。
完整內容請見：
https://technews.tw/2021/07/12/carbon-neutral/
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車用鋰電池壽命 在 [新聞] 電動車鋰電知多少？電池到底能用多久？ - 看板car 的美食出口停車場
原文連結：https://pse.is/SQDHN
原文內容：
在交通工具中，電動車是一種架構相對簡單的汽車類型，擁有相對內燃機較少的運轉部件
，也不需要複雜的變速機構，而在電動車動力系統中，「電池」扮演了極為重要的角色，
也是電動車之中最昂貴的零件之一，與此同時，這也是多數消費者會觀望、持有疑慮的地
方，究竟電動車的電池壽命多長？我們又能如何維護呢？本文會試著理清一些思路。
首先先來檢視電池的基本概念，當今主流的電動汽車都採用鋰離子電池組，這與一般車輛
使用的鉛酸電池有很大的不同，我們能在手機和筆記型電腦中看到相同類型的電池組，只
不過電動車使用的電池組規模大得多，一台電動車會配備由上百顆電池組合成巨大的電池
組，鋰離子電池擁有較一般電池為高的能量密度，就算未使用的時候，也不太會流失保存
的電量，考慮到車重的減輕與性能的發揮，鋰離子電池確實很適合電動車使用。
電池的容量主導了電動車能行駛的距離範圍，愈大的電池組能讓車輛在不充電的前提下行
駛愈長的距離，就像是買了油箱較大的汽車一樣，一般會使用千瓦-小時（kWh）來描述電
池組的容量。
那麼電池的使用壽命到底有多少呢？或許可以先從車廠提供的保固服務窺見之，在美國市
場，Kia替旗下電動車電池組提供的保固服務是10年或100,000英里（約16萬公里），另一
間韓國車廠Hyundai甚至提供了終身保固，而其他像是BMW、Tesla、Volkswagen、和
Nissan等等則可在電池組容量降低到原本的60-70%時提供保固服務，雖然還有出保條款的
一些條件限制，但看來還是能讓一般人盡情駕駛一段不短的時間。
雖然車廠認定了標準的使用壽命，但不代表所有的電池都有著相同的壽命，實務上電池的
壽命還會受到幾個因素的影響，其中一項是「溫度」，一般來說，位於熱帶氣候的電動車
，電池消耗的速度會比寒冷地帶更快，不論是使用壽命或電量的消耗都是如此，另一方面
，若氣溫過於寒冷，電動車的行駛里程與性能也會有一定程度的衰減，不同的是寒冷氣溫
並不影響到電池的壽命，電池與人類相同，在21°C左右的氣溫能非常良好的運作。
為了讓電動車在廣泛的氣溫範圍內都能發揮良好的性能，車廠設計了熱量管理系統，以便
監測電池的溫度，並在必要時採取措施來降低其溫度，像是啟動液冷冷卻系統、降低耗電
量以減少電池的負荷等等，藉以維持住電池性能與壽命。
另一項影響電池壽命的因素則是「充電速度」，眾所皆知電動車在充電的速度不如燃油車
加油來得迅速，若要增加消費者購車的意願，車廠必須盡快解決此問題，因此他們紛紛推
出了不同的快速充電功能，拿Tesla架設的V3超級充電樁來說，最高充電功率可達250 KW
，替Model 3長續航版本充電時，只需5分鐘的時間就能讓車輛增加120公里的行駛里程範
圍，官方更聲稱這能替車主節省平均50%的充電時間，不過快速充電會讓電池面臨較易過
熱的狀態，進而影響到電池未來的性能發揮與壽命，若想兼顧速度與壽命，還有賴未來的
科技發展來解決。
最後還有一項影響因素則是「電量管理」，電動車的電池和燃油車的油箱在使用有個很大
的差異點，在於電池必須盡量避免「過度充電」和「過度放電」，這兩種狀態都會嚴重損
害到電池的使用壽命，但是一般情況下駕駛不需要擔心，因為「位居一線」的電動車車廠
會安裝專門的能源管理系統來避免電池過充與過放，能有效避免譬如衝過頭導致火燒車等
意外......。
加拿大電池大廠Cadex Electronics就針對電池壽命做了一項研究，他們將鋰離子電池組
用到不剩任何電力，然後再充電至100%，重複進行這種嚴苛的測試循環，結果發現這些電
池組在嚴重衰退之前，僅能承受約500次的充電。
也就是說，難道約500次的充電後電動車的鋰電池走到壽命的盡頭了？這在手機上或許不
成問題，因為廠商希望消費者每1-2年就換一次新手機，但車子可不同，市場一般預期車
輛至少要有10年以上的壽命，消費模式有不小的差異，不過這是相當極端的測試方式，一
般電動車並不會碰到如此嚴苛的使用循環，消費者使用模式上不會出現、且車廠也會設計
許多保護功能來避免這類情況發生。
就算採取了完整的對應措施，電動車的電池到了最後仍會面臨衰退的問題，但由於電動車
在車壇仍屬於較新的產品，因此目前為止很少有電動車的電池衰退到真的不得不更換的程
度，而另一方面，車廠和零配件廠也會持續地開發更長壽、性能更強的電池組與相關技術
，相信未來可期待看到更多更符合市場需求的電動車款。
心得/說明：電池能撐多久應該是所有電動車車主被問到爛的問題了吧XD不過快速充電會
造成電池壽命簡短的問題希望可以得到解決，不然也不是每次都有時間在那邊等20-30分鐘
的充電等待時間啊!
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