前瞻技術脈動：能源技術（202408）

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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年6月14日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202408）

模擬研究表明，綜合廢水處理廠和公共交通是雙贏的
廢水處理廠(WWTP) 透過電解製氫是有意義的，因為污水處理廠可以提供電解所需的水和電解所需的氧氣。產生的物質通常被視為廢物流，可用於廢水處理。目前，這種氧氣是通過將大量空氣通過浸沒的微氣泡擴散器來提供的，就像水族館的空氣石一樣，但規模很大，需要消耗大量電力。當電解所需的電力由太陽能光伏系統提供時，它會產生綠色氫氣，因為它不使用來自化石燃料主電網的電力，從而避免了二氧化碳排放。這種綠色氫可用於燃料電池，為公車提供動力，以取代柴油發動機，並進一步避免二氧化碳當量排放。
參考資料: Integrated wastewater treatment plants and public transport are a win-win, says simulation study. TechXplore, 2023/12/08.

可能持續將近一週的「能源乾旱」凸顯儲能的重要性
氣候變遷帶來更炎熱的夏季和更強烈的冬季風暴，但我們擁有脫碳的電網並嚴重依賴太陽能和風能時，而電網同時失去這兩種能源時發生的能源乾旱可能會對電網產生巨大影響。

電網業者需要知道何時會發生能源乾旱，以便準備從不同來源獲取能源。更重要的是能了解能源短缺發生的地點、時間和持續時間，有助於專家管理電網級儲能系統。儲能系統須儲存足夠的電力，以便在最需要能源時進行部署。

研究團隊分析歷史天氣數據以模擬美國大陸面臨能源乾旱的風險，發現風能和太陽能乾旱在需求高峰期間發生的機率比預期的多，這意味著無風和無雲的時期往往發生在電力需求較高的時期，因此必須充分設計和管理多日能源儲存系統。當電網業者得知能源短缺將持續五個小時或五天時，可以對儲能進行相應的管理或激勵措施。本研究發表於Renewable Energy期刊。
參考資料: Energy droughts' in wind and solar can last nearly a week. ScienceDaily, 2023/12/11.

適應式屋頂瓦片可降低暖氣和冷氣成本
建築物約一半的能源消耗用於冷暖氣，能源成本過高。加州大學聖塔芭芭拉分校的研究團隊開發了一種適應式屋頂瓦片，可用來調節建築物溫度，降低暖氣和冷氣能耗。此瓦片利用蠟馬達（熱能轉換為機械動力控制百葉窗，無需電子設備或外部電源，能迅速精準反應溫度變化。研究中說明，與傳統瓦片相比，此瓦片可減少3.1倍的冷氣能耗和2.6倍的暖氣能耗。本技術尚處於概念驗證階段，但可望引領新一代節能建築技術，改善全球能源消耗狀況，相關研究已發表於《Device》期刊中。
參考資料: This adaptive roof tile can cut both heating and cooling costs. TechXplore, 2023/12/13.

中國啟動世界首座第四代核反應爐
全球核能社群為核能安全問題尋找解決方案付出了巨大努力。由清華大學、中國華能集團和中國核工業集團公司組成的研究團隊發表於《Engineering》期刊的研究成果指出，中國將啟用世界首座第四代商用核反應爐HTR-PM。這座高溫氣冷（HTGR）反應爐可提高核能發電的安全性、效率和經濟性。經過幾十年的研發，整合各種新技術和安全功能，該反應爐於2023年12月6日開始商業營運。HTR-PM由兩個球床反應爐組成，連接到一個蒸汽渦輪和一個用於冷卻的氦鼓風機，且每個模組皆設計為可高效插入和拆除燃料。作為第四代設計，該反應爐整合了被動冷卻、先進的燃料特性、自調節核分裂反應，以及在無需外部援助的情況下應對緊急情況的能力。(1131字；圖1)
參考資料: China brings world's first Generation IV nuclear reactor online. New Atlas, 2023/12/13.

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