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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👨‍🏫 又是特斯拉供應鏈
健和興 (3003) 去年 7 月寫時，價格約為 4x 元，累積至今約 15% 的累積報酬，這間公司以生產綠能電工、(電動)汽機車、家電端子及連接器產品為主，其中汽機車連接器部分，公司致力將產品由端子走向汽車關鍵零件，針對電動車輛與充(換)電系統產業研發整體性新產品。
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🧐 健和興(3003) 是怎樣的公司!?
亞洲第一大電流連接器廠，公司成立於 67 年，91 年在台灣掛牌上市，在彰化和美鎮開始事業，由 董事長 鄭克彬 及弟弟 鄭有良 創業，民國 62 年以 3000 元起家，在 6 坪大的空間生產小五金，從模具黑手起家，正是當時中小企業的寫照。
(滿多企業都是從彰化起家的，百和、寶成、正新輪胎等)
在鄉下默默耕耘的創辦人，更加具備刻苦耐勞的性格。健和興(3003)從事於電工端子、汽機車連接器、配線器材及新能源連接器的製造。
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小百科 : 什麼是端子？
所謂端子，是一種予以固定，連接用的電線路 兩端的金屬元件( 電線的兩頭金屬 )，主要功能具備導電性及導熱性，是電力、電源及信號傳輸的媒介，更是 3C 產品中不可或缺的零組件之一，其產品特性是大量化與標準化。
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位於連接器產業的中游
中游廠商對 連接器 的生產步驟，
包括 產品設計及模具開發、
金屬沖壓、塑膠射、組裝測試等，
然後再賣給下游的廠商，
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臺灣連接器產業主要客戶
集中在電腦與通訊產業，
也因 3C 市場飽和，需求減緩，
只好往其它領域發展，
目前已逐漸轉入電動車、5G、
雲端、智慧家庭、物聯網等。
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🧐主要產品 : 端子及連結器
連接器主要由端子及塑膠外殼二部分組裝而成。
在工業連接器產業上，
健和興(3003)用 銅、鎳、錫、黃金
等金屬原料，製作不同的合金，
而其中 端子，主要原料為銅。
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再搭配塑膠、橡膠等材料的整合；
但連接器的好壞，外觀很難分辨，
品質好的連接器可以用 10、20 年，
不良的連接器卻可能出現
高溫、起火，甚至有爆炸的風險。
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健和興 (3003) 共有
1 萬 3 千 多種連接器產品，
除了亞洲幾個主要核電廠採用外，
高鐵車廂的變電箱、
美國波音飛機的電池連接器、
郵輪上的機電設備，
都有著 健和興 所生產的產品。
大公司都用健和興的產品，
代表該公司品質不會太差。
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目前在車用的產品包括 : 應用於車輛之電力及訊號傳輸、儀表板、前後照鏡燈、電動窗、音響、車燈、電源控制、電動車及充電槍等，已成為美國知名電動車大廠供應商。
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2019 年度營收比重分別為：
1)綠能/電工連接器：比重 64.8%
2)家電連接器：比重 18.4%
3)汽車連接器：比重 16.8%
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◉「公害的原點」（公害の原点）：重金屬「鎘」吃多恐傷腎！
公衛史上震撼人類的重大公害疾病「水俁病」【註7】，是日本四大公害疾病之一，由有機水銀引發的汞中毒性中樞神經疾患，被日本稱為「公害的原點」（公害の原点）。
　　
1956年左右於日本熊本縣水俁灣附近發生，確認後依地得名。水俁病患者會有手足麻痺、步行困難、運動障礙、失智、聽力及言語障礙等症狀；嚴重者甚至會引發例如痙攣、神經錯亂，最後死亡。發病起三個月內約有半數重症者死去，孕婦和胎兒也會受到影響，而至今仍未找到有效的治療方法。【註1】
　　
■食米的鎘限量0.4ppm，嬰幼兒米製副食品的鎘含量標準則是0.04ppm：民眾憂心滿周歲吃米是否安全：日前消基會召開記者會指出抽查20件嬰幼兒米製副食品中，其中4件驗出重金屬鎘含量，超過衛生福利部訂定之限量0.04ppm，引發許多家長的擔憂。特別是因為嬰幼兒發育不完全，吃到含有鎘的食物，可能會嚴重刺激腸胃，導致嘔吐和腹瀉嚴重可能傷腎。
　　
■鎘存在於自然界元素！環境受污染可能吃下含鎘的食材
鎘是自然界中的元素，如果環境中受到污染，生長出來的植物、動物、魚類等，都有可能會因為透過食物鏈轉移，最後累積在生物體上。
　　
臺灣大學生物環境系統工程學系名譽教授張尊國表示：「由於臺灣未受污染農地所生產的糙米，鎘平均濃度為0.06 ppm，業者所使用的本土原料米中鎘含量在0.1ppm屬於正常，也合乎0.4ppm的標準。」
　　
「然此次事件最主要的關鍵在於這些受測的嬰幼兒米製副食品主要原料為米，且米在產品中的成分佔比可能高達八、九成，因此這些嬰兒食品要符合標準必須慎選原料，否則產品必然超標。」張尊國解釋到。【註2】
　　
■種植環境不良，易受到重金屬影響
米飯是台灣人最常吃的主食，嬰幼兒的副食品亦常用米作為原料，若種植環境不良，稻米中可能含有鉛、鎘、砷或汞等重金屬，而嬰幼兒和兒童由於身體尚未發育成熟，因此比一般成年人更容易受到這些重金屬的傷害。這些重金屬會對嬰幼兒和兒童造成腎毒性、生殖毒性、神經毒性等，可能使嬰幼兒和兒童有貧血、智能發育遲緩等症狀。
　　
■微量重金屬長期服用恐傷腦
根據2011年英國《每日郵報》報導刊登於《食品科學》（Food Chemistry）期刊的「High concentrations of essential and toxic elements in infant formula and infant foods — A matter of concern」研究指出，知名品牌Organix、喜寶（Hipp）、雀巢（Nestle）、Holle的嬰幼兒食品，皆被瑞典科學家驗出含有微量重金屬。
　　
其中Holle牌有機米糊被檢出7.3ppb的砷、0.38ppb的鎘及0.26ppb的鉛，這類嬰兒食品的重金屬來源，可能是原料農作物在種植過程中，由土壤和水中吸收重金屬，再加上稻米吸收砷的能力，約為其他穀物的10倍等特性，導致所製成的嬰兒食品含砷、鎘及鉛等重金屬。
　　
根據2019年刊登於美國《消費者報導》的「我的嬰兒食品裡面有什麼？」全國性調查研究指出，全美168件嬰兒食品中，95％皆檢測出1～4種重金屬，檢出率由高至低分別為鉛（94％）、鎘（75％）、砷（73％）、汞（32％）。
　　
該報告的共同作者《健康的嬰兒光明的未來》的研究主管指出，這些重金屬尚無已知的安全濃度，長時間在嬰兒飲食中累積的量，身體雖可代謝排出部分重金屬，但是當它們在體內循環時，會造成傷害。該研究指出，可能造成嬰兒的智商降低，並有發展遲緩、學習力和注意力降低的問題。
　　
另外，2019年刊登於《食品科學最新觀點》（Current Opinion in Food Science）的「嬰兒食品和嬰兒配方奶粉中無機污染物的出現與測定」研究指出，因為他們的發育不成熟和高食物攝入量／體重比，嬰幼兒孩童更容易受到有毒重金屬的傷害，最不利的影響包括：貧血、腎毒性、發育和生殖毒性、較低智商和神經毒性作用。論文中提供穀物類嬰兒食品的限量標準，無機砷（美國）為0.1ppm、鉛（歐盟）為0.05ppm、鎘（歐盟）為0.04ppm。【註3】
　　
■影響孩子智力與神經的五大重金屬
毒性重金屬無處不在，可經由食物、飲水、呼吸…等方式進入人體，金屬對人體的累積性危害，往往需要10~20年才會顯現出來。有些重金屬在進入人體後，會累積而導致慢性中毒，在臨床上會造成一些疾病或症狀如下：
　　
▶ 鉛中毒：
會引發貧血、神經肌肉麻痺、兒童鉛腦症或智力較差、腎臟損傷及腹痛等消化道症狀。
　　
▶ 汞中毒：
會引發神經、腎臟、呼吸道及皮膚炎症與壞死，以及一些早期的神經精神症狀，包括注意力渙散。
　　
▶ 砷中毒：
雖然不是重金屬，但易污染食物或飲用水。急性中毒症狀有腹痛、血便、溶血、休克、急性肝炎、腎衰竭及抽搐；慢性中毒會有皮膚疹、胃腸症狀及末梢神經炎。【註4】
　　
▶ 錳中毒：
通常是工作環境暴露引起的（因飲水引起的例子很少），尤其是錳的tricarbonyls易自皮膚吸收。工業錳中毒的主要作用器官是腦及肺，其中樞神經作用病變類似巴金斯氏症(Parkinsonism)，動作遲緩、顫抖、寫字較小，無法倒退走路等症狀。【註5】
　　
▶ 鎘中毒：
急性症狀類似一般食物中毒，患者會嘔吐、下痢、腹痛等；若為慢性中毒則會出現腎功能障礙，導致骨骼中鈣磷的流失，引發骨軟化症，導致骨頭疼痛，例如日本富山縣神通川流域鎘汙染所造成的「痛痛病」即屬之。【註4】
　　
衛福部次長薛瑞元說，台灣的食品中重金屬污染物質的管理原則與國際一致，多是針對原料訂定限量，針對原料米訂有鎘限量為0.4ppm，不論任何年齡層的人，只要是吃符合標準的原料米，在正常攝食情況下，都是安全的。
　　
薛瑞元次長並說，嬰幼兒穀物類輔助食品為複合式食品，因此參照歐盟，針對嬰幼兒穀物類輔助食品訂定限量標準為0.04ppm，對象是上市業者的包裝產品。
　　
衛生福利部食品藥物管理署長吳秀梅補充，去年抽驗市售包裝米600多件，有300件不僅遠低於食米鎘限量的0.4ppm，甚至低於嬰幼兒米製副食品原料的鎘限量0.04ppm，希望民眾安心。【註6】
　　
■家長到底該如何自保，該如何預防或減少鎘的接觸?「食藥署」建議可從這三步驟做好：
1.在家中要將含有鎘的物品安全地收放好，並確保鎳鎘電池放置於孩童無法拿到的地方。
2.均衡的飲食可降低鎘經由食物或飲水的方式攝入體內。
3.鎘為菸草香菸的成分之一。避免在密閉的空間中抽菸，如家中或車內，以降低孩童或家中其他成員受到鎘的暴露量。【註2】
　　
【Reference】
1. 來源
➤➤資料
∎註1
風傳媒 - 「日本「水俁病」事件62周年》近2300人受害、訴訟超過半世紀　禍首企業宣稱：救濟已經結束」：http://bit.ly/2KTcPgR
　　
∎註2
Heho健康 - 嬰幼兒米餅驗出重金屬「鎘」吃多恐傷腎！食藥署教3招減少鎘接觸：
http://bit.ly/2LVcRoV
　　
∎註3
食力foodnext -「雙北地區嬰幼兒米製品重金屬檢測 4件檢出鎘含量不合規定」
http://bit.ly/3myyp7v
　　
∎註4
「國人應重視重金屬對人體健康的危害!」
http://bit.ly/2LWP1Jt
　　
∎註5
教育部 -「錳中毒」
https://bit.ly/2WF128d
　　
∎註6
中央社新聞粉絲團 「符合鎘限量0.4ppm之米 衛福部：幾歲吃都安全」
http://bit.ly/34xdMCn
　　
∎註7
水俁病 Minamata Disease 環境事件：
一種急性甲基汞(CH3)Hg中毒引起的公害病之一。因最早（1953-1959）發現於日本熊本縣水俁灣，並因此而得名。因為當地新日本窒素公司所排放的工業廢水中含有機汞，長期污染水域，當水中的有機汞被水中的生物所吸收，再加上食物鏈的累積效應，最後在魚貝類的體內就含有濃度相當高的有機汞，人們吃了這種魚貝後，會因此而引起以中樞神經腦細胞損傷為主的甲基汞中毒，又分為急性、慢性、潛在性和胎兒性等不同類型。
　　
水俁病的症狀輕重與甲基汞攝入量和持續作用時間有關。
▶短期內攝入1000mg時，會出現痙攣、麻痺、意識障礙等急性症狀並很快死亡。
▶短期內連續攝入500mg以上時，出現肢端感覺麻木，語言聽力障礙等症
▶長期攝入小劑量，會引起慢性中毒。
　　
1964在新潟地區曾再出現新潟水俁病，是孕婦體內的甲基汞透過胎盤，侵入胎兒腦組織，引起胎兒性水俁病。病童有智能不足、發育不良和四肢變形等症狀，迄今仍無有效療法。
　　
1970年日本共有116人罹患此病，其中52人不治，至今水俁病的病人仍然持續在日本各地，及全球各地出現，遭受汞污染的地區，經過數十年仍然無法清除恢復。
　　
➤➤照片
∎註1
圖說：
「水俁病」是日本四大公害疾病之一，由有機水銀引發的汞中毒性中樞神經疾患，患者會有手足麻痺、步行困難等症狀，嚴重者甚至會引發例如痙攣、神經錯亂，最後死亡。
　　
在日本的中學課本里，一直沿用着這樣一幅圖片：一位母親憐愛地託着女兒畸形的身軀，凹陷的胸腔、細如枯枝的雙腿和茫然空洞的雙眼，女兒面朝天空，似乎在譴責着命運的不公。圖片中的少女患上的是被稱為日本第一公害病的“水俁病”，她是日本數十萬工業汞污染受害者的一員。
　　
2. 【國衛院論壇出版品 免費閱覽】
∎國家衛生研究院論壇出版品-電子書(PDF)-線上閱覽: https://forum.nhri.org.tw/publications/
　　
3. 【國衛院論壇學術活動】
➤https://forum.nhri.org.tw/events/
　　
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