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承諾撐起光電系統的實驗家- 駿維Ultra-In類金屬-太陽能板支架的新可能

Aug 30, 2024

     2023年全國發電總裝置容量約為6,404.5 萬瓩/64.05GW (1百萬瓩等於109瓦特,GW為英文Gigawatt的縮寫),相較2022年淨增加21GW,主要歸因於政府積極推動多元發展再生能源〔註一〕;在各領域的綠電應用中,國發會公布臺灣於2030年太陽光電發電量將達到31GW、離岸風電13.1GW,2040年則計劃實現車輛全面電動化〔註二〕,從資料可以看見,綠色供電是我國近年積極發展重點,而太陽光電將是國家能源轉型中的重要項目

     太陽光電在各跨部會溝通平台小組的協助下,積極提高設置進度,截至2023年底太陽光電裝置容量已達12.42GW,確保太陽光電系統符合市場需求,更保障長期穩定、可靠的發電效能以達到能源轉型之目的,是重要且被高度關注的課題

 

     然而,太陽能板的架設位置、高度、光電板支撐架形式、光電板的配置方式等,其實需要經過很多的計算〔註三〕。在海島臺灣,不只夏秋兩季易有高強度颱風襲擾,高比例的臨海地形也產生高鹽份侵蝕的環境條件,要如何符合實際需求,既降低災害帶來的破壞風險,又能降低維修的成本,並最大價值化地轉換成有效電力,絕對是我國達到綠能供應規模的重要考量。
     在臺灣,大多數太陽能組的架設地點為(工廠廠房、商業頂樓等)屋頂、農業用地、水面、高速公路旁一些未開發地,而這些地點的選擇主要取決於空間的可用性(包含太陽照射位置與長度)、經濟效益以及當地的法規等。試想,為什麼太陽能系統不密集地裝設在沿岸、海邊,一些可受陽光直射且少遮蔽、少開發地段呢?這其實就要說到太陽能板支架的「材質」。

 

     支架材質知多少
     基本上,太陽能組支架的材質以「鋁合金」、「鍍鋅鋼」、「不銹鋼」以及「碳鋼」為大宗,有些需額外進行表面處理以增加其強度,而在定期維護的條件下,多數都具有耐腐蝕、氣候耐受性的優勢。然而,綜合面向考量上,其實都有可以優化的空間。
     一般來說,太陽能板的使用壽命大約為25至30年。在使用過程中,太陽能板的效率會逐漸降低,這是由於自然老化、暴露在紫外線下以及其他環境因素所導致的。而目前市面上的金屬太陽能板支架,共同的限制除了(金屬)材質價格,最主要就是約七、八年就需要定期維修、替換的維修成本。而這個維修考量也同樣限制了光電系統的架設廠域,為避免高鹽、高銹蝕的環境加速支架的受損,海邊等空曠處也較少看到整面太陽能板的蹤影。最後則是回收上,因退役的金屬鏽化程度高,增加很多清理上的困難最終傾向直接棄置。

 

     Ultra-In類金屬研發上市
     以永續性的角度來許願,若可以找到或製造出一個輕量化、減碳、耐用、減少維修成本,甚至可以循環回收利用的材質的話,絕對可以加速太陽能產業的發展,以及促進了綠色能源的普及
     2023年,駿維材料的執行長,張家維,本身是成大材料所博士,將理論與上市公司研發與生產所累積的實務經驗整合,認定再生聚苯乙烯(Polystyrene, PS)
對太陽能板支架來說,綜合評估是最低碳、低成本及耐用性上最合適的材料〔註四〕,於是握有材料專利技術、和太陽能支架專利的駿維材料來訪永續材質圖書館,想透過圖書館邀集、整合可以製造以再生聚苯乙烯(rPS)為材料的合作廠商,共同探討不僅回應市場現實,又更環保的解方。

     本館盤點了館內近300多間廠商,串聯了駿維材料與超耐綠科技〔註五〕的接觸,兩個廠商不管在面對永續的理念還是供需的期待皆不謀而合,三方的合作正式確立後,永續材質圖書館亦補足了可輔導與認證該產品碳足跡的合格機構,完整且共創了產業鏈的可循環系統。
     過程中當然有許多跌跌撞撞,像是支架押出成型的過程,因為溫度過高、螺桿轉速過快影響押出成型的最終成果,造成支架沒辦法符合三方期待的品質要求。然而,在不同單位因共同願景的努力下,透過不斷的訪廠、研發、了解不同材料特性以及改質測試,終於在2024年產品上市:Ultra-In類金屬,以高比例回收PS與駿維獨家配方混練而成,雖然材質是百分之百塑膠,經實驗室檢驗數據顯示,該材質具有高韌性、抗腐蝕、高強度(耐用性可達20年)等特性,具有類金屬的優秀物性。目前該產品還在測試階段,主要架設為太陽能板實驗場地的維修步道,相信若測試成熟,Ultra-In支架能成為太陽能支架的其中一個材質選項,提供業者一個更環保、更耐用,以及更具成本效益的新選擇。

圖一說明:於嘉義布袋港旅客服務中心設置之台陽能電廠圍籬/資料來源:駿維材料

 

     上市後的永續商品尚未止息步伐
     Ultra-In類金屬上市後,先取得塑膠再生溯源驗證(Plastics Recycled Material, PRM),並透過了活動數據收集、統整、係數設定、排放量計算等過程與手續,經歷了約一年的時間,該材料亦在2024年的四月底獲得由德國萊茵TÜV驗證機構的核發,並進行碳足跡受證儀式。
     「再嚴謹、再耗時都沒有關係,我的客戶也會用同等的規格與標準來要求我們,」駿維執行長張家維表示:「透過這樣完整且確實的程序,駿維材料更清楚未來碳排放的減量方案。」

圖二說明:駿維材料團隊於德國萊茵TÜV驗證機構舉行Ultra-In碳足跡受贈儀式


     不只持續減碳,駿維材料也同樣關心Ultra-In材料的循環經濟發展。場內下腳料的循環再製以不稀奇,服役畢的步道、棧板及太陽能板支架有機會建製它的封閉循環系統嗎?為了我們共同的未來,在設計、使用以及回收上還有更多可以集結眾人之力來優化之處。
     試想幾年後,說不定臺灣的太陽能板架設場域能更擴大、更有效提供每個廠房與家庭的用電需求;而支架在材質上不只金屬還是Ultra-In材料,都能更優化、更有效降低其維修成本,且落實可循環再利用的機制,未來說不定再也沒有開發原生材料的需要。

圖三說明:Ultra-In類金屬支架模擬太陽能板支架座,展示於永續材質圖書館專題展示區


     駿維材料官方網站產品展示介紹完成度已達100%,將與永續材質圖書館持續合作,提供太陽能支架小型樣品展覽,目前還在不斷的測試階段,期待能帶著完整的報告與持續優化的成果,提供光電轉換產業鏈一個全新的低碳太陽能支架的永續方案,最終的願景是,能創造出一個與太陽能源一樣可持續、可發展,且成為我們共同盼望的永續新選擇。

 


參考資料:
註一:112年度經濟部全國電力資源供需報告
註二:經濟部量測資訊雜誌214期-精準記量-產業淨零轉型的致勝關鍵
註三:營建知訊446期《太陽能光電板支撐架受風特性及各國規範比較
註四:駿維材料官網
註五:超耐綠科技官網