這是一篇蠻持平客觀的分析、說明..... 電動車和你想的不一樣：只是炒作？真的會造成缺電嗎？專家一次說清楚（12/30/2020 風傳媒）

"你應該知道的是：豐田汽車社長痛批，電動車若更加盛行，可能造成日本大缺電，此一說法引發外界熱烈討論。如果電動車滿街跑，到底會不會缺電？電動車只是炒作的話題嗎？作者以專業背景解釋，電動車對解決大城市嚴重空氣污染將有顯著成效，但能源轉型困境並未因此紓緩，能源問題人人有責，不能把責任推給政府。"

作者：曲建仲 / 台大電機博士，知識力專家社群創辦人

近年來空氣污染讓大家忍無可忍，溫室效應造成的氣候暖化日益嚴重，讓世界各國政府推出新的碳排放法規，不約而同喊出 2030或2040 年禁售燃油車的口號，許多車廠被迫積極開發電動車，彷彿電動車能夠解決人類的空氣污染與能源問題，豐田社長怒批世界各國政府力推電動車只是炒作，許多人可能認為那是豐田(Toyota)眼見特斯拉(Tesla)股價節節高昇而吃醋，所以電動車真的是未來環保的新希望嗎？事實恐怕和你想的不一樣？

電池的構造與原理

所有的電池都具有陽極(負極)與陰極(正極)，基本上都是由陽極(Anode)發生的化學反應產生電子(Electron)與陽離子(Ion)，電子流入元件可以推動元件工作，也就是我們所稱的電能，如圖一(a)示；陽離子則經由電解質穿越多孔性的隔離膜到達陰極，如圖一(b)所示；最後陽離子與電子在陰極(Cathode)結合，如圖一(c)所示。

電池的陽極(Anode)：是我們所稱的「負極(Negative electrode)」。電池的陰極(Cathode)：是我們所稱的「正極(Positive electrode)」。

兩者恰好相反，千萬別弄錯了唷！大家可能會好奇，為什麼會恰好相反來造成大家的困擾呢？因為化學家定義放出電子的叫「陽極」；而陽極放出電子，代表陽極必定帶負電(同性相斥、異性相吸)，所以物理學家稱陽極為「負極」。

不同的鋰電池主要是陰極材料不同

不同的鋰電池其實主要是使用的陰極材料(正極材料)不同，目前最常用的陰極材料共有四種：鋰鈷氧化物(LiCoO2)、鋰鎳氧化物(LiNiO2)、鋰錳氧化物(LiMn2O4)、鋰鐵氧化物(LiFePO4)，其中大家常聽到的「三元鋰電池」其實是陰極材料使用鈷鎳錳酸鋰三元化合物的鋰離子電池，其中三元是指包含鈷(Co)、鎳(Ni)、錳(Mn)三種金屬的化合物，而電解質主要是使用六氟磷酸鋰液體，負極材料一般是使用石墨。

固態鋰電池未來發展值得關注

由於現在的鋰電池所使用的電解質是液體，容易發生漏液汙染、易燃爆炸等問題，而固態鋰電池的電解質是固體，不會因為隔離膜破損就導致陰陽極接觸短路爆炸，而且固態鋰電池的密度和結構可以讓更多帶電離子聚集傳導更大的電流提升電池容量，此外固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液等特性，不像傳統鋰電池的液態電解質含有易燃有機溶液，需要降溫、防撞擊、防穿刺等安全裝置。

電極材料與液態電解質容易完全接觸，但是和固態電解質接觸不如液體，造成介面阻抗過高，影響整體電池效能，而且固態電解質製程良率低價格高，仍然有許多困難。日本Toyota公司預計2022年推出全固態鋰電池的電動車，美國Fisker公司為固態鋰電池申請專利，能量密度可達傳統鋰電池的2.5倍，法國Bollore公司已經量產固態金屬鋰聚合物電池，德國Bosch公司收購美國Seeo公司研發固態鋰電池技術，QuantumScape公司的鋰固態電池號稱15分鐘可以充飽80%股價大暴漲，由於廠商投入資源研發未來發展可期。

電動車的普及有賴電力基礎建設

電動車要充電，但是如何充電是個大問題，像Gogoro的電動機車一個電池只有9公斤，使用者可以到電池交換站自行更換電池，但是Tesla電動車的電池重達500公斤以上，只能以定點充電的方式進行，即使目前的規格要求在1小時內完成充電，使用者是否能在加電站等1小時卻是個問題。

如果必須把車開回家在停車場充電，最大的問題是目前的電力基礎建設不足，假設大樓停車場有100個停車位，每個都設置插座，當100台電動車同時充電時，大樓的變壓器無法承受如此巨大的電流，因此整個電力基礎建設，包括：變壓器、變電所、高壓電塔都必須重新設計才能達成，聽起來就不是短期內可以做到的事，可能的解決方法是在大樓停車場建置大型儲能電池，當大量電動車充電時可以由大型儲能電池供電，考慮到成本與安全，大型儲能電池使用釩電池或鋁電池是未來可能的發展方向。

電動車不會排放廢氣　更環保而且節省能源？

由於我們的發電廠是以高壓交流電(AC)傳送到使用者家中，再以「電源供應器(PSU：Power Supply Unit)」轉換為直流電(DC)才能對鋰電池進行充電，如果使用的是交流馬達，則鋰電池供電時要再轉換為交流電(AC)給馬達供電，每一次的電源轉換效率大約80%~90%，因此這樣轉來轉去其實浪費許多能源。根據德國慕尼黑經濟研究院(IFO：Institute for Economic Research)發布的一份研究報告，考慮電動車的碳排放量時，如果將鋰電池的生產製造、能量轉換，以及供電過程中發電廠發電所排放的二氧化碳算進去，電動車的二氧化碳排放量會比傳統燃油汽車高。

根據IFO的資料，最環保的能源形式是使用「甲烷」，也就是我們家裡用的天然瓦斯，它與一般的「瓦斯車」類似，差別在目前瓦斯車使用的「液化石油氣」是丙烷和丁烷的混合物。以甲烷為主要動力的內燃機(引擎)可以使汽車減少碳排放量，而且甲烷裡含有的氮化物、硫化物等雜質更低，是汽車製造商可以採用的環保能源，搞了半天最環保的竟然是瓦斯車，看來豐田社長怒批電動車只是炒作算有幾分道理，不過瓦斯車還是會排放二氧化碳，無法解決溫室效應的問題。

電動車只能改善空氣污染　無法解決能源問題

充電站裡的電是那裡來的呢？還是由發電廠來的，說來說去，又回到了最原始的火力、水力、核能發電來提供，核能目前被社會接受的可能性很低，在台灣想蓋水庫都很困難了更別說水力發電廠，因此又回到最原始的火力發電，不論是使用天然氣或煤碳，最後還是免不了要造成空氣污染的，因此有人說電動車只是把城市裡的空氣污染，轉移到郊區發電廠而已。台灣目前全力推動太陽能與風力發電，這是應該做的，只是核能電廠要除役，太陽能與風力發電只怕用來補上這個電力缺口都不夠，沒辦法多出來給電動車使用。

汽柴油車與火力發電廠最大的差別，在於對污染物的控制，汽柴油車滿街跑到處噴廢氣，只能使用觸媒轉化器進行處理，由於價格與體積的限制，無法對廢氣有效回收處理；而發電廠是將廢氣集中處理，可以使用更昂貴體積更大的工業設備對廢氣有效回收處理，污染的確變低，因此使用電動車一定會減少城市的空氣污染，再加上近年來電池從製造方式到回收技術都快速進步，發展電動車仍然是重要的選項之一。

氫能與燃料電池被視為終極環保能源但是困難重重

傳統電池直接使用化學反應產生能量，優點是能量轉換效率很高(80%以上)，但是充電需要比較長的時間；而使用燃料以內燃機(引擎)進行燃燒反應產生能量，優點是可以直接補充燃料，但是使用內燃機的能量轉換效率很低(30%以下)，科學家開始思考，有沒有一種方法同時具有「電池」與「燃料」的優點呢？於是燃料電池從此誕生了。

燃料電池和傳統電池的原理相同，都是將活性物質的化學能轉換成電能，但是傳統電池的電極本身是活性物質，會參與化學反應；而燃料電池的電極本身只是儲存容器而已，並不會參與化學反應(觸媒只用來引發化學反應)，必須將活性物質加入電池內，就好像我們的汽車補充燃料一樣，才能產生化學反應形成電能，是一種要補充燃料的電池，故稱為「燃料電池(Fuel cell)」。

儲氫技術價格偏高目前仍然無法擺脫石油

燃料電池使用氫氣與氧氣反應產生水，反應後排放的氮化物或硫化物極少，幾乎沒有任何污染，因此被視為終極環保的再生能源。但是燃料電池必須使用氫氣做為燃料。高壓儲氫技術如何把又大又重又危險的氫氣鋼瓶放在車上是個大問題；因此有國外公司開發出可以承受700大氣壓的航太複合材料儲氫瓶，可以取代氫氣鋼瓶，Toyota公司更在推出氫燃料電池車款Mirai，創下單次加滿氫氣可以行駛500公里的紀錄，已經是成功的商品了，那麼它的問題到底在那裡呢？

首先車上放了一個壓力這麼大的儲氫瓶是否安全是個問題，氫氣的來源則是更大的問題，大家都知道電解水可以產生氫氣與氧氣，問題是電解水產生氫氣的成本很高，而且這些電還是來自發電廠。為了降低成本，目前工業上主要是將碳氫化合物 (石油)以「 蒸氣重組」（Steam reforming）的方式分解生產氫氣，搞了半天還是要以石油做為原料，看起來人類要擺脫石油還真困難。

為什麼世界各國都訂定2030或2040年禁售汽柴油車？

很有趣的現象，世界各國都訂定2030或2040年全面禁售汽柴油車，為什麼是這個時間呢？主要還是覺得前面介紹的這些問題，包括充電站建置、電力基礎建設、新建大型發電廠，或是太陽能、風力發電等新能源開發，大約需要20年時間，因此選擇了這個時間點，問題是如果時間訂定了，卻沒有看到政府加蓋發電廠，那時間到了要怎麼辦呢？

不過各國政府爭先恐後這樣「宣誓」，還有一門不可言傳的心思，那就是老百姓對空氣污染已經忍無可忍，但是眼見要解決這個問題困難重重，宣誓「2040 年」禁售汽柴油車，等於是給老百姓一個交代，反正2040年是 20 年以後的事了，到時候站在台上的一定不是現在宣誓的這個人，這種只靠嘴巴說說就可以成功的「政績」，何樂而不為呢？

能源問題人人有責　不能把責任推給政府

經過前面的介紹，大家一定發現人類的能源問題沒有這麼簡單，政府該做的不只是靠嘴巴宣誓禁售汽柴油車，而是必須認真開始發展綠色能源。目前最大的問題在於：電價太便宜，造成使用者沒有節約用電的習慣，各種價格較高的「家庭能源管理系統」（HEMS：Home Energy Management System）乏人問津，電價如果真的大漲又會造成物價波動，受限於選舉與政治因素，要讓電價上漲也是困難重重，只能靠我們自己養成時時節約能源的習慣，才是最有效的方法。

責任編輯/周岐原

完整圖文內容請見：
https://www.storm.mg/article/3340151?mode=whole

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【第4次定期會｜陳薇仲市長施政總質詢】
整合能源政策與綠資源保護，環境永續城市一起努力！
　
上周11月18日是我在第4次定期會針對市長施政總質詢的時間🐱！
（一結束之後就開始瘋狂忙超級重要的預算審查，不好意思現在才來跟大家報告＞＜）
　
這次定期會雖然在各局處業務報告把握時間和各局處討論超多議題，例如輕軌說明會、美豬檢驗、交通停車改善、人本環境、公園參與、性別平等教育等（怕總質詢一小時問不完，我真的狂發問狂討論，詳細可以滑下去看我每天的業務報告發文喔）然而，許多牽涉跨局處的業務還是要以市長為主要發動對象，因此要趁總質詢請市長擬定政策方向！
　
這次主要討論到 #協和電廠填海造陸破壞外木山百年海景 、 #能源轉型政策加快腳步 以及 #樹木保護機制與專業在哪裡。這次就不以上千字長文來逼迫大家！
　
⚡#支持協和電廠轉型 #但短視近利填海造陸將破壞外木山百年海景
前情提要🐠 請看綠蠵龜和珊瑚的故事 ▶ https://npptw.org/EsREi9
（也要幫忙分享和連署喔！💪）
　
位在基隆外木山海岸的協和電廠要由燃油轉換成燃氣電廠，這件事情我們當然支持，也支持能源轉型目前的方向，然而協和電廠除了陸地上廠內機組轉換外，還要在電廠外側海域進行填海造地「18.6公頃」做接收站碼頭，同時還會興建高14公尺綿延數百公尺的海堤。
除了會衝擊景觀、沿岸海流，在這個填海造陸範圍內，總共有74000多株珊瑚會被埋沒，衝擊外木山、也就是基隆西岸的自然海岸，而以珊瑚礁為棲地的四分之一物種會消失，也會大幅毀壞外木山漁業資源。
　
前任環評學者和民間都呼籲非常多的替代方案。最重要的是，天然氣不是再生能源、還是會製造許多碳排放，國際趨勢都在要求零碳排的再生能源，因此台灣能源轉型的規劃也將天然氣當作「帶動再生能源」的暫時方案，國際趨勢要求2050年後產業鏈、能源部門都要接近零碳排。學者更指出，隨著再生能源發展，2025年後天然氣發電若下降到35％，新天然氣儲存設施到2040到2050年左右，使用量可能只剩下五成左右。
　
雖然協和電廠是中央的火力發電重大建設，但如果市政府一直在各種意見表達與公聽會上沒有聲音、未要求替代方案、還沒有思考能源轉型如何執行，那基隆只能吞下台電給的唯一選項，而外木山的自然海岸、豐富生態和美麗景觀，就會變成這些短視近利填海造陸政策的最大犧牲。
　
🔋 #我們是否可以省下一座用不到20年的接收站碼頭 #基隆能源轉型加速
2017-2018年基隆市在多個NGO組成能源轉型推動聯盟的「縣市能源轉型政策評比」中是最低分的D組，也就是能源治理較被動、對能源轉型理解和動力有待加強。
　
低效率的能源使用會造成過多的碳排放，目前國際趨勢上，對於氣候變遷的承諾已經來到「2050年零碳排」，以減緩氣候變遷影響。國際上以及台灣本土也有非常多以「城市」作為行動單位，積極面對能源議題的例子。基隆作為海港與漁業的城市，也是未來可能因海平面上升、珊瑚礁消失而遭受重大衝擊的城市，相較其他城市，我們應該更積極來思考如何行動。
　
能源轉型的內涵不只是「發電」、也不只是「節電」，還要搭配資訊公開與智慧管理，更重要的是透過民主治理與公民參與引入更多民間的動能，和市民一起來發揮創意，用行動改變低效率的能源使用的狀態，省下環境不正義的電力使用（如協和電廠填海造陸）。

除了首爾激勵人心的「省下一座核電廠計畫」（2012-15年共再生能源發電+節電共省下96億度的電，相當於核一廠一年發電[1]），台灣也有非常多縣市正在引入民間參與、發揮創意來擬定能源治理政策，例如：台北、台中及台南市，都制定了因應氣候變遷及低碳城市的自治條例，除了清楚規範各部門的能源目標與工作（包含建築、運輸等多個面向），更明定獎勵與裁罰機制。而如新北市也建置了能源資訊平台，透過地圖資訊整合來呈現節電計畫與再生能源的發展，另外，如嘉義市發展出包含發電節電補助方案、設置「綠能節電中心」、「社區與住家綠能服務團」到民眾家中協助評估再生能源裝置與節電健檢的「千屋計畫」。
　
基隆目前沒有「能源政策及能源治理的專責單位」，多個以市長為召集人的相關業務小組又沒有發揮高治理層級的作用，各業務分散在不同局處缺乏整合管理，相關政策擘劃與推動執行的法源架構。更重要的是，雖然有「節電種子」等業務，但仍非常缺乏引入民間資源及帶動民眾參與的機制，苗栗國都有進行節電的參與式預算了，基隆市政府應該加緊腳步！
　
因此，我明確建議市府要啟動訂定自治條例的法制工作，並設置高治理層級的能源政策專責單位來整合各局處的能源業務，並參考國際及台灣不同縣市的經驗，將創意和民間的能量引入能源政策和計畫，讓市民一起來思考用電可能會帶來的環境問題或不正義，並用行動來一起「省下一座填海造陸的電廠」！
　
🌳 #不是等傷害造成了才來裁罰 #樹木保護怎麼辦
樹木除了提供城市裡生態例如蟲鳥類和松鼠等資源，更是城市降溫和生活品質重要的綠資源，若錯誤的修剪和種植造成樹木傷口過大或是體質弱化，則會降低樹木自然抵禦風災的能力，更可能傾倒造成公共安全。
　
從植穴、樹種到修剪的樹木保護就是城市綠資源和公共安全的基礎。市政府如何把關呢？目前只要各單位在公共工程中遇到樹木修剪與移植的問題，都得送交修剪（或移植）申請書給產發處（社區、學校、產業道路）以及都發處（公園、人行道、槽化島）做審查，核准才能修剪，否則會違反行道樹管理維護辦法以及基隆市行道樹及喬木修剪作業規範而會得到裁罰。
　
除了要求市府兩局處盡速整合這個10多年前、單位混亂與裁罰狀況不同的法規外，我也希望除了發文請有可能有工程的各局處「知道」要送修剪申請書審核外，更希望進行公有地上的樹木普查並建置相關的資料，最重要的是掛牌，讓相關工程單位至少先知道這些樹木是市府維管，且必須要有核准才能夠修剪。
　
最後，除了落實修剪與審核程序、統整法規外，我更要求要有專業的修剪規範作指引，更重要的是市府內的教育訓練，由於農委會林務局正在研擬森林法38-6條的指定規模子法，未來會要求公共採購契約必須納入修剪規範的完整原則，不過，林務局也建議各市政府因有的修剪規範，目前綜觀基隆的修剪規範非常簡略，如宜蘭、台北市的規範都有寫明各種不良枝、主幹枝判斷以及修剪正確的下刀方式等，我請產發處盡快開啟這樣的工作，開始來彙整修剪專業知識，除了提供廠商，也讓市府內人員了解該遵守的議題。另外，教育訓練部分，都發處已經開始在執行，也希望產發處能來協作並投入資源，提升府內對樹木保護的認知。
　
除了程序，更應該有專業的帶入，才能讓基隆市的綠資源被好好對待！

[註1] 資料來源：〈首爾官民聯手 「減掉一座核電廠」〉，《今周刊944期》

眼見為真！請大家看清楚，看仔細囉～～ :) － 這是更完整的加強版.....

光看過去15天以來的風力發電即時發電量統計資料，就可以很清楚的體會到，台灣地區的東北季風開始發威了！

至於太陽能光電的發電量，還是默默地在每天日出日落之間，繳出很忠實、規律的亮麗發電量成績單。

再對照最下端兩項現階段台灣電力調度機制中最主要的彈性調度即時反應以及儲能應用 - 抽蓄式水力發電的抽蓄發電與抽蓄負載的即時運轉狀態，以及運轉的分佈時段，就可以很清楚地掌握每一天整個台灣用電量的變化規律以及日常電力調度模式。（圖一）

稍微解釋一下，所謂抽蓄發電（Pumping Generation），意即放水發電，以因應用電尖峰時段的電力調度發電所需。相對的，所謂抽蓄負載（Pumping Load），意即抽水儲能，以因應用電離峰時段缺乏調度彈性的傳統大型基載核、火力發電機組無法即時快速降載運作，因而導致的電力過剩的問題，並且將電能轉換為水位高低差之間的位能，待來日尖峰用電時段作為電力供需即時彈性調度時，透過抽蓄發電放水發電，再將位能轉換回電能來供應尖峰用電所需，以如此型態反覆的循環運作。

台電目前主要是透過抽蓄發電的放水發電以及抽水儲能的方式來調節電力供需之間的動態平衡，同時也作為穩定整個電網電壓平穩，保持供電品質的主要工具之一。除了現階段的水力抽蓄發電，台灣正在以明快的節奏開始佈建新世代的電力供需即時反應、彈性調度能量，其中最主要的項目就是要在2025年之前完成至少590MW規模的各式儲能電池，來搭配、強化目前水力抽蓄發電所擔任的兩大電力輔助功能的能量。

此外，依照目前的發展步調來看，到明年的這個時候，無論風力發電或是太陽能光電發電的尖峰發電量，比起今年這個時候，都各自可以增加至少一個反應爐的發電量，這是每天一步一腳印真真實實正在發生中的事實，請大家拭目以待並給予支持！ <3

PS. 相信絕大多數的朋友們，都沒有看過台灣電力供應面組合當中的兩項重要發電項目 - 燃氣發電以及汽電共生發電的實際即時發電狀態統計資訊，因此，也特地在此附上與上述再生能源發電和水力抽蓄發電統計資訊同一時段中，台灣燃氣發電以及汽電共生發電視覺化的實際即時發電狀態統計資，供大家做參考。

尤其請大家仔細觀察一下汽電共生發電在過去15天當中的每天即時運作動態變化頻率狀態，再回過頭來看看水力發電、風力發電、太陽能光電發電過去15天當中的實際即時發電量變動狀態。（圖二）

最後再看看我們台灣每一天實際的電力需求在一天當中每一個時段的動態變化狀態。（圖三、圖四）

大家是否觀察到，原來我們的用電狀態每一分一秒都在快速的變動中，因此用電需求根本就不是大家想像中理所當然地呈現一條平順的水平線的狀態，而是有如心電圖那樣，分分秒秒都在動態變化中不停的跳動變化。

正因如此，我們的電力供應勢必也要隨著用電端的快速變動，以最有效率、最經濟、最具彈性、而且對於環保生態影響最小的方式，作即時反應，來配合用電端的動態電力需求。電力調度真的是任重道遠的一項管理工作，但是我們長期以來都有辦法一步一腳印的克服各種挑戰，讓台灣在電力供需平衡上，繳出一份很亮眼的成績單，蠻有意思的，但的確值得大家的肯定與鼓勵，不是嗎！

電力供需即時運轉資訊原始來源：
台灣電力公司官網
https://www.taipower.com.tw/tc/page.aspx?mid=206&cid=402&cchk=8c59a5ca-9174-4d2e-93e4-0454b906018d

「台灣電廠即時機組發電量」網頁
https://apan1121.github.io/powerInfo/

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#KC

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太陽光這個取之不竭，乾淨又安全的能源，讓很多人對它的未來，充滿著美好的想像。不過，在成為主要能源之前，還有幾個問題要克服。

以效能最高的單晶矽太陽電池來說，發電轉換效率平均在15％左右，遠低於傳統核能電廠的30％，以及火力發電廠的37％。

誰能掌握到提升效能的關鍵技術，就能開闢這個產業的新藍海。

薄膜太陽電池被認為是太陽能產業的下一個明日之星。未來的應用也將更為廣泛。

連水養建議，台灣應該在前端的研發，投入大量的經費，掌握關鍵技術和設備，才有可能在這個產業裡頭發光發熱。 "