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法國推進藍色能源 淡海水鹽差能發電邁向產業化

2024/5/24 09:29(5/24 10:10 更新)
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圖取自pixabay圖庫
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(中央社記者曾婷瑄巴黎23日專電)法國科學家最新的透膜專利技術帶領有「藍色能源」之稱的海水鹽差能向產業化發展邁進一大步。利用沿海河口鹽水濃度不同的化學電位差能發電,不僅零碳永續,也不用看老天爺臉色。

法國兩位科學家利用淡水與鹽水鹽濃度不同水流間化學電位差能發電的理論,向產業應用大步推進。

作為新興領域先鋒,材料表面理化性質工程師莫特(Bruno Mottet)和法國國家科學研究中心(CNRS)銀獎得主物理學家波奎(Lydéric Bocquet)於2015年成立新創公司Sweetch Energy,致力在淡水和海水交會口的河口灣開發海水鹽差能(或滲透壓發電,Osmotic power)。

這是種新型自然電力能源,零碳且再生,有望與太陽能和風力發電一起,成為取代化石燃料的混合能源。

兩人的發明入圍歐洲專利局(EPO)2024年「歐洲發明人獎」中小企業類別最終提名人選。共有來自10國的12個團隊與個人入圍這項知名獎項各大類別,結果將於7月揭曉。

莫特16日接受重點週刊(Le Point)專訪,談及鹽差能的發電原理與發明突破。

海水鹽差能又被稱為「藍色能源」,莫特指出,世人對其認識很少,其實相關研究從1950年代就已開始。簡單來說,發電原理是當鹽水碰上淡水,濃溶液中的鹽類離子就會向稀溶液中擴散,釋放化學電位差能,可將其轉換為有效電能。

莫特說,海水有鹽,帶有離子,離子又包含可以產生電力的電子。「我們因此研發了一種能夠挑選離子以形成離子流的薄膜,並透過電極系統將其轉換成電流」。

所有流動的沿海河口都有可利用這種零碳、永續且藏量巨大的能源,每年可生產3萬太瓦小時(Terawatt-Hour, TWh)的電。

據莫特表示,「革命」的緣起來自於夥伴波奎2013年在知名期刊「自然」上發表的科學研究。他讀後立即與對方聯繫,希望將理論化為可應用的現實。兩人因此創辦公司,開發鹽差能發電裝置,在以生物材料製成的薄膜兩端引進淡水與海水,進而發電。

莫特告訴法媒,目前仍沒有能大規模開發海水鹽差能的系統,「現在就如太陽能開發初期,剛製造出第一個太陽能板一樣。我們開發出了第一個鹽差能發電廠」。

他指出,之前有團隊研發出不同技術,但效益極低,且運作過程太過繁複。

2009年,挪威國家電力公司(Statkraft)開設了第一個利用壓力阻滯滲透技術發電的藍色能源電廠。儘管發電過程沒有問題,但發電量不足,不具成本效益,因此於2013年關閉了電廠。

莫特說:「我們的技術是前所未有的,也多虧了波奎的技術發現,效率提高很多。」兩人的發明已擁有10多項專利,眼下目標是打造產業化的系統。

他講到近年進程,表示3年前他們只能做出幾平方公分的透膜;如今已可以不間斷地製造出幾百,甚至幾千平方公尺,如同紙質捲筒一樣。

莫特表示,正在隆河地中海入海口設置第一座海水鹽差能示範發電廠,電廠將座落於大自然中,驗證技術的發電效率,預計將於年底完工。一開始發電量不會太多,僅有幾十千瓦小時,再逐步擴大規模。若正式運行,發電量將與核能發電廠同級。

鹽差能的優勢在於有別於風力及太陽能,鹽差能發電不需「看老天爺臉色」;雖然流率可能有所差異,但淡水總會流進海洋,因此也可以根據供電網需求在上游調節發電量。

且兩人研發出的透膜裝置大小有如資訊伺服器,是可以堆疊的箱子,和風力發電廠相比占地非常小。

目前研發的最大挑戰,在於打造還不存在的產業圈。他們過去努力在法國與歐洲遊說,歐盟終在2022年將鹽差能發電列入再生能源綱領中,「這是很大的進展」。

莫特指出,現階段Sweetch Energy所需一切都須自行製造,亟待建構產業鏈,製造專利薄膜、組裝電池的機械裝置等,並盼望2050年前,海水鹽差能發電能占總能源組合的15%。

電動車快速發展,帶動全球電力需求,根據國際能源總署,2025年需求將達3萬太瓦小時。面對零碳政策,開發太陽能和風力發電之外的再生能源不僅迫切,也似乎指日可待。(編輯:陳承功)1130524

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