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研之有物 好文推薦【外太空的電力來源，可以在地球上廣泛應用嗎？談談如何用「廢熱」發電】
隨著氣候極化，高溫來的愈來愈早、延續時間變長，用電量也隨之年年創新高，然而冷氣、汽車運轉所產生的「廢熱」卻讓城市更加蒸騰，陷入「愈熱愈要用電、愈用電就愈熱」的無限迴圈……
如果，「熱」可以變成「電」就好了！你也曾這麼想過嗎？其實，早在200年前，德國科學家西貝克（Thomas Seebeck）就發現「溫差」可以形成電壓，而從30、40年前起，熱電已應用於太空科技，成為太空船或衛星的重要電力來源。
今天， 研究熱電材料十多年的中研院物理所研究員陳洋元，要跟大家分享熱電的原理、發展歷史、限制與近2年的新突破──未來某一天，或許我們不用再帶行動電源，可以更有效地將廢熱轉為能源，為手機充電。https://bit.ly/396uc6L
★提供觀點，促進思辨，#贊助報導者：http://bit.ly/2Ef3Xfh
#用熱發電 #廢熱 #能源 #電力 #材料 #中研院 #報導者
「這裡是《蔡鈺·商業參考》，我是蔡鈺。
特斯拉在2015年發佈了能量牆和能量包，當時主要是給家庭和小型商用機構做備用電源用的。這個產品挺有吸引力，所以大眾汽車在美國佈局的100多個電動車充電站，安裝的儲能電池就是特斯拉的能量包。
能量牆和能量包發佈之後不到半年，特斯拉就遇到了一個進入公用事業領域的機會。
當時是2015年10月底，美國加州亞里索峽谷的地下儲存設施，因為設備老化，發生了美國史上最嚴重的一次天然氣洩漏事故，當時在當地對幾千戶居民造成了身體傷害。這次事故處理過程當中，加州政府為了彌補洛杉磯的電力短缺，它在2016年發出了一份採購訂單，要求部署一套可靠的公用能源儲存解決方案。特斯拉作為供應商之一，用能量包打造了一個鋰電池儲能系統，能夠支撐2500個家庭的短缺用電，幫著發電站實現了調峰調頻。
這個項目，就又幫著特斯拉驗證了公共領域的應急儲能市場。
一年之後，特斯拉又幫南澳大利亞州部署了一套儲能系統，來幫助當地應對風暴和酷熱帶來的大面積停電。它在南澳的這個儲能項目，對接的就是風電場產生的風電了。這個項目在2017年建成之後，覆蓋的家庭數量超過3萬戶，一度成為了全球最大的鋰離子電池儲能項目。
而這個紀錄很快又被特斯拉自己打破了。它借著這個項目，特斯拉後續又跟風電廠合作，在澳大利亞不斷推出越來越大的儲能電池項目，來幫南澳電網調峰調頻。從2016年起的三年里，它儲能和發電業務的復合年均增長率達到了192.8%。
你看，這個過程，特斯拉的儲能系統在需求的推動之下，又產生了兩個變化：第一，項目體量越來越大；第二，職能從應急儲備逐漸轉向了日常調峰。
在未來，化石能源如果耗盡，那確實影響人類的生存；但在那之前，更快到來的危機卻可能是氣候波動和自然災害。家用微電網雖然能夠幫小組織暫時應急，但大社區、大系統的運轉也需要儲能支撐。而在這樣的公用事業需求面前，家用的能量牆和小型商用的能量包就不是最好的長久解決方案了。
於是到了2019年，特斯拉就又給公用事業規模的儲能需求，提供了一種產品，名叫「Megapack」，我們可以叫它「巨型儲能包」。巨型儲能包跟之前的能量包比起來，同樣的儲能容量佔地空間能夠減少40%，零部件也只需要之前的十分之一。
巨型儲能包的用戶都有誰呢？我們講兩個。一個是美國的得克薩斯州。你可能知道，2021年2月的時候，德州因為風暴雪發生了一次大規模斷電，幾百人受災。這場雪災過去之後，當地媒體就報道說，有人看到特斯拉Logo的施工團隊開始在德州建設一個大型儲能項目了。這事還有一個好玩的背景是，馬斯克剛好在2020年底剛剛把自己的家和私人基金會都從加州搬到了德州。德州這個工程，對他來說可能類似一場大型裝修。
巨型儲能包還有另外一個用戶是蘋果。蘋果在美國北加州建設的一個大型電池存儲項目，是用來給蘋果總部穩定供電的。有人也發現，蘋果提交給政府的項目申請文件上說，這個項目採購的儲能電池就是85個特斯拉的巨型儲能包。
到了現在，特斯拉的儲能系統在全球30多個國家和地區都有市場，從發電側到電網側再到用戶側它都覆蓋到了。所以這幾年，你可能會聽到馬斯克在各種場合強調說，特斯拉的能源業務未來很可能將超過汽車業務，而光伏產品將成為特斯拉的下一個「殺手級產品」。市場上有一些投資的多頭也開始放話說，特斯拉的能源業務會把它的市值拉上萬億美元。
好，講到這裡，我們回頭講一講特斯拉做能源業務的基本動機。
馬斯克有一個主張舉世皆知：凡事要回歸到第一性原理，去考慮它最基本的預設條件和存在邏輯是什麼，再去看這些基本條件可以如何優化和提升效率。第一性原理這個詞聽著神乎其神，其實中國人有一句大白話也是這個意思，叫「回到根子上想問題」。
馬斯克是一個有強烈的生存危機感的人，如果你以前對他有過瞭解，你一定知道，他最關心的問題之一，就是「如何提高人類生存的確定性」，這個問題，其實也是回到根子上思考人類的未來。
馬斯克解決的這個問題的思路分兩條線並行：
第一條，讓人類在其他星球上獲得生存能力，所以馬斯克除了特斯拉，還要做SpaceX，要推動火星移民計劃。
第二條，提高人類在地球上的生存確定性。其中就包括想辦法擺脫人類對化石能源的依賴，轉用太陽能。因為化石能源是會用完的，而且碳排放還會加速全球變暖。
你專門去看過特斯拉公司的使命嗎？它的使命很好玩，裡面完全沒有提電動車，它的使命叫做「加速世界向可持續能源的轉變」，你看這個使命也很「第一性原理」。這也是為什麼我們在78講說過，對特斯拉公司來說，研發和銷售電動車只是手段，更大的目標是去探索更好的能源獲取方式。
那怎麼來實現這個使命呢？特斯拉的思路是，把地球上的能量使用場景盡量都換成用電能，然後再盡量利用太陽能來發電。
這是為什麼，它要籌建自己的能源業務，要做太陽能屋頂，也要做家用、商用和大型公用的儲能系統。
我們講過電力市場可以按發電側、電網側和用電側來劃分上下游，你看特斯拉的儲能系統，它先在最下游的用電側，幫用電客戶建立了光伏微電網，構建了應急儲備能力甚至可以自己發電，來反哺主幹電網的能力；然後逐漸向上推進到公用事業領域，去幫美國加州和澳洲的電網去做調峰調頻；在這個過程當中，它也會去跟風電廠合作，進入發電側，給可再生能源提供儲能。
特斯拉的這個儲能思路，中國的不少廠商也都在觀察和借鑒。2020年6月，上汽通用五菱，也就是出五菱宏光EV MINI的那家公司，就利用電動車的退役電池建了一個兆瓦級的光伏風能儲能電站。光伏和風能發電，退役電池儲能，來幫廣西電網調峰調頻。上汽榮威也是利用電動車的舊電池，在四川省西昌市做了類似的項目。
我猜你馬上就有這麼一個思路冒出來了：特斯拉的電動車，也會產生廢舊電池，這些電池是不是剛好可以進到它的儲能業務里，去實現廢舊電池的梯度利用呢？這事，我還真沒有看到特斯拉有成形的方案出來。
我猜這是因為兩個原因：
第一個原因，是柚子投資的合伙人彭程提醒我的。彭程說，在國外用廢舊電池做梯度利用，合規成本很高，可能在特斯拉看來，儲能產品直接用新電池反而更划算。
第二個原因，是特斯拉電動車開始進入主流市場是2013年以後的事，而特斯拉汽車的動力電池質保期一般在8年，也就是2020年之後才會發生大規模的電池換代。
所以在2020年以前，特斯拉的電池回收業務量不大，委託給第三方就行了。而從2020年下半年開始，特斯拉才開始著手建設自己的電池回收能力。就像彭程所說，它回收的電池確實不是拿去做儲能，而是要把舊電池里的鋰、鈷、鎳、錳這些金屬提煉出來，再去生產新電池。
特斯拉這麼做還有一個動力：對抗上游的原材料價格上漲。2021年以來，全世界各種原材料都在漲價，光是鋰資源的價格漲幅已經接近2倍了。特斯拉說，如果回收電池業務能夠規模化，能夠讓它製造新電池的成本大幅下降。
這個成本的下降空間有多大呢？大到特斯拉有一位聯合創始人專門離職去做舊電池回收了。這位前高管叫施特勞貝爾，他估計說，未來十年內，他創立的舊電池回收項目有望把電池原材料成本拉低到現在的一半。
馬斯克在2017年，把公司的名字從「特斯拉汽車」改成了「特斯拉」，汽車兩個字刪掉了。特斯拉這個詞本身就是一種能量密度單位，聽完了前面我們講的內容，相信你也更能理解馬斯克給公司改名的戰略意圖。
我們回頭看中國，中國是新能源的最大生產國和消費國，按照彭博新能源財經的預計，我們還會成為全球最大的儲能市場之一。特斯拉在中國看中的肯定不只是電動車市場。它的上海公司的經營範圍里，也有儲能設備這一項。你要是今天去看特斯拉的中國官網，會發現它也開始給中國家庭賣太陽能屋頂了。
不過，中國儲能產業的發展邏輯跟成熟市場不太一樣。在美國和日本這樣的發達國家，電力市場的用戶側有很強的儲能需求，因為它們的終端電價高、災害停電發生得也相對頻繁。這也是特斯拉的儲能產品一開始選擇從家用和商用起步的原因。
但在中國，儲能需求更早發生在發電側和電網側。尤其是電網側，在接入的風電和光電越來越多的情況下，需要用儲能來穩定電網的輸配能力；中國對舊電池的梯度利用也更靈活。這都使得中國的儲能市場對特斯拉和本土玩家來說，起跑線算是拉平的。
在中國，發電側的儲能項目目前主要還是靠政策來推動，那市場化的儲能玩家們怎麼玩呢？我們後面講一講寧德時代。」
【科學，讓我不再心煩】
人會心煩，常常就是在面對選擇的時候，不知道選哪個比較好。離職好還是不離職好？出國好還是待台灣好？分手好還是撐下去好？想這些，很煩。
物理學有一個原理叫做「能量守恆」，意思大概是說，在一個系統內，總能量是固定的。就像我們把地球看成一個系統，你選擇汽油車，會消耗汽油化學能。選擇電動車，會消耗電能。消耗的能量，除了變成車子移動動能，還有散失在環境中的熱能，也就是污染。
想要選擇電動車的人，有一個很大的理由是節能與環保。因為它不像汽油車，燃燒汽油排出廢氣污染空氣。但電動車消耗的電能來自火力發電與核能發電。電動車只是把污染的來源，從車子本身移到火力發電廠，或是移到核廢料污染而已。
哪種車比較節能、比較環保？只要是車子，就會消耗能量，就會造成污染，它只是消耗的能量形式不同，污染所造成的影響不同而已。如果這樣，你需要為了追求節能跟環保，而「心煩」選擇汽油車還是電動車嗎？不用吧！
如果人生也是能量守恆，那選擇離職好還是不離職好？選擇出國好還是待台灣好？選擇分手好還是撐下去好？不用心煩，順著你的心意就好了。
回頭來看，那地球的總能量有可能增加嗎？當然有啊。從地球的外部找能量就可以了。太陽不是一直給我們能量嗎？
能量守恆告訴我們，想讓自己過得更好，「選擇」從來不是主要的原因。就像我們從地球外的太陽吸收能源一樣，透過自己的努力，增加自己的總能量，才是讓自己過得更好的關鍵。
科學思考，讓我不再為了做選擇而心煩。
「線上課程-科學邏輯思考力」
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＃記得打開ＣＣ字幕 ＃太陽能發電ㄉ另一面
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各節重點：
01:10 太陽能發電的污染在哪裡？
01:50 製造太陽能電池會有什麼污染？
02:34 處理這些污染物很難嗎？
03:22 太陽能板是巨型垃圾？
04:15 回收成本要怎麼解決？
05:22 漁電共生會不會有污染風險？
06:05 漁電疑慮1：洗太陽能板會污染到魚塭的水嗎？
06:52 漁電疑慮2：太陽能板擋不住颱風？
07:49 漁電疑慮3：架設太陽能板會影響產值？
08:43 關於漁電共生的補充說明
09:14 我們的觀點
10:41 提問
11:00 掰比
【 製作團隊 】
｜企劃：歡歡、宇軒
｜腳本：歡歡
｜剪輯後製：絲繡
｜剪輯助理：范范
｜演出：志祺
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🔺註解
→ 02:30 註1：
例如華盛頓郵報就在 2008 年報導，有中國工廠把四氯化矽直接倒在廠外的土地上，使得那裡的土壤慢慢變得雪白一片、沒辦法再種植作物；附近的居民也表示，空氣中因為含有這些化學物質，所以他們一出門，就會覺得眼睛刺痛、頭昏、呼吸困難。
→ 03:10 註2：
例如光宇材料的技術，可對太陽能及半導體產業每月產生的 6000 多噸廢砂漿進行分離、清洗、改值等工序，重新產出矽粉、氫氣、碳化矽、二氧化矽，重新應用於鋰電池負極材料，及機能衣物等產品，如去年世大運紀念服。
→ 03:17 註3：但薄膜型太陽能電池也會有自己的重金屬污染問題
→ 04:01 註4：一般矽晶體太陽能板組成比例是： 65%~75% 玻璃、10%~15% 鋁框、10% 塑膠和 3%~5% 的矽晶。
→ 04:09 註5：這個成本有包含回收玻璃以外的其他部分
→ 08:09 註6：
當然，按照漁電共生的法規，產量只要有七成就符合標準，但嚴格來說，漁民還是損失了另外三成，這也是大家會有顧慮的地方。
→ 09:36 註7：2015年天下爆出台積電的合作工廠違法傾倒的內幕：
https://www.cw.com.tw/article/article.action?id=5065621
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【 本集參考資料 】
🌞 一次可以看很多太陽能資訊ㄉ網站們：
→ 陽光伏特家：http://bit.ly/2pe4IR1
→ 太陽能五四三：http://bit.ly/314Mi2h
→ 公視｜我們的島：太陽光電系列專題：http://bit.ly/2oAEdFw
/
→ 維基百科｜太陽能電池：http://bit.ly/2IMsSZY
→ 科技新報｜太陽能真的夠「綠」嗎？還是包裹著糖衣的毒藥：http://bit.ly/2Vy7YTu
→ TVBS｜真綠能？太陽能板製程 產生4千噸廢料：http://bit.ly/317MBcR
→ 環境資訊中心｜光電循環之路 桶裝廢液污染如何解：http://bit.ly/2q7CvvJ
→ 關鍵評論網｜太陽能光電的回收「技術」很環保，卻可能造成2項汙染：http://bit.ly/2B49vXX
→ Energy Trend｜廢太陽能板回收有解！台灣太陽能模組回收聯盟成立：http://bit.ly/2Mb1mqQ
→ 科技新報｜廢太陽能板惹人嫌？創新回收模式將再創商機：http://bit.ly/2q7DdsT
→ 央廣｜工研院研發太陽能板回收技術 獲環保署肯定：http://bit.ly/2oqEXgv
→ 科技新報｜退休太陽能板何處去？歐洲首座專門回收廠坐落法國：http://bit.ly/35wsHMa
→ 自由時報｜擁核公投控「太陽能板有毒」 太陽光電業者要提告：http://bit.ly/2B44RJt
→ 【能源報導月刊】太陽能板多久洗澡一次？：http://bit.ly/2oAFufM
→ 每日頭條｜太陽能發電原理圖，看完秒懂：http://bit.ly/2Mb2lHy
→ 太陽能五四三｜颱風對太陽光電系統的影響（1/2）-基礎與支架：http://bit.ly/35uPozY
→ 太陽能五四三｜颱風對太陽光電系統的影響（2/2）-模組強度問題：http://bit.ly/33lJMGD
→ 太陽能電池產業製程及污染防治簡介：http://bit.ly/35sHiYG
→ 陽光伏特家｜【誤會讓人受盡委屈- 太陽能真的夠「綠」嗎？】：http://bit.ly/319m92D
→ 公視｜太陽能產業廢棄物 可回收高純度""""矽""""：http://bit.ly/2IHlAXc
→ 中時｜樹立循環經濟體系新典範 成亞廢砂漿回收技術 獨步：http://bit.ly/2B7LCi5
【 延伸閱讀 】
→ 知識力｜太陽能的原理、種類與優缺點：http://bit.ly/32bnpmT
→ 達智綠能科技｜什麼是太陽能？：http://bit.ly/33tiNsv
→ 科技新報｜德國打造熱裂解太陽能回收設備，有望年處理 5 萬片太陽能板：http://bit.ly/2oAGhgK
→ GreenMatch｜The Opportunities of Solar Panel Recycling：http://bit.ly/2B3PyQS
→ 中央社｜疑颱風釀災 日最大規模水上太陽能板失火：http://bit.ly/2McypuZ
→ SEMI Taiwan｜半導體工業廢棄物處理創新技術與趨勢：http://bit.ly/31avfMp
→ 台積電｜廢棄物管理：http://bit.ly/2VACuMi
→ 科技報橘｜外媒讚「垃圾處理天才」，台灣廢棄物回收技術傲視全球好棒棒：http://bit.ly/2OIstLM
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