【6個品牌,一種態度!】
在全球時裝秀還疫情近乎絕跡的情況下,2021秋冬季臺北時裝週已於松菸文創園區正式展開,秉持著「機能、永續、跨界、多元、人文」五大主張的精神,結合Claudia Wang、Just in XX、DYCTEAM、oqLiq、Weavism織本主義、#Damur 等六家本土永續品牌,並且與頂尖布料廠商合作,在永續設計與環境友善的前提下,展現台灣時尚生生不息的創造力。
#Damur
旅德設計師黃世舜2015年於德國柏林創立同名品牌#Damur,《#kiosk》系列以二手衣物、庫存布與瑕疵布製成,目的在質疑時尚產業生產過剩的問題,《#Travelwear 2.0》採用了臺灣最新可機水洗金屬膜,將品牌一貫的大膽時尚風格與現實背景下的防疫與未來生活的需求相結合,提出了對於時裝產業發展的新構想。
#織本主義Weavism
Weavism織本主義品牌核心為「#潮流機能」、「#永續時尚」與「#虱目魚」,功能性以及舒適性是品牌的的基底。
2021秋冬系列的Weavism 以《別把我們當塑膠》為創作主題,以純天然的素材製作的機能性布料製成,服裝輪廓上保持潮流機能的廓形,使用俐落的剪裁,功能性的細節來呼應,特別與和明紡織合作開發的布料,選用環保性的天然纖維。
#王子欣ClaudiaWang
Claudia Wang 2021秋冬季靈感來自上季《2049》的故事,將宇宙叢林的意向帶入更貼近生活的水泥叢林,結合都市線條的格紋圖案與品牌logo組成花紋,將泡泡袖、交疊的版型設計融入本季服裝。
為減少服裝工序的浪費,本季品牌同樣運用3D虛擬即視科技設計圖樣,同時,與也與宏遠紡織廠合作,使用在地綠色生態素材、環保碳六超潑水、魚鱗紗,及型態記憶織物/輕薄織物與回收尼龍、回收彈性布、等永續環保材料。
#oqLiq
oqLiq結合臺灣紡織在全球服裝供應鏈的研發優勢,以及東方簡約美學與街頭時裝的概念,重新定義了戶外機能服裝的樣貌。
將東方文字的線條,化做衣身剪裁,運用繭型衣著空間,將身體與衣物的空間放大,並且用牡蠣殼回收抽紗的Smawarm纖維,作為鋪棉保暖層,將M65軍裝衍縫內裡的葫蘆紋及釘針紋,以高週波技術熱壓加工為無縫鋪棉布料,Seawool不規則的毛料質感格紋布與折射效果布料,打造系列主體,點綴Bi-birth sludge leather提袋包款,延伸整體概念。
#DYCTEAM
創立於2008年的DYCTEAM,以「定義自我」為品牌核心,運用獨特的丹寧緹花和機能性素材,打造高實穿性兼具設計感的風格穿搭。
2021秋冬季的DCYTEAM以《re:form #重組》為主題,思考環境共存、疫後生活與服飾之間的關係,已連續四個季度採用回收素材以及有機棉面料,今年繼續與和明紡織、寶今實業、誠佳科紡、496Fabric合作,採用「寶特瓶回收紗再製的機能面料」、「天然並製程友善的有機棉」,「防水透濕係數10K/7K 三層尼龍高級性能Recyclable可循環性面料」,以及「替代生物羽絨 可分解可持續性的PP 保暖棉科技素材」等布料製作服裝,持續朝減少廢棄物的目標前進,款式剪裁透過對輪廓的拆解與重組,轉化DYCTEAM的風格樣貌。
#JustinXX
多次登上紐約時裝週官方日程的Just in XX,主理人周裕穎是2021東京奧運中華隊進場服裝設計師,2021秋冬永續時尚開展秀的服裝,以周裕穎設計師所設計的奧運戰袍為出發點,將臺灣人的集體回憶「窗花」,結合中華奧會「梅花」會徽,與機能性紡織大廠新光紡織研發的寶特瓶回收布料以及工業廢料回收、無毒重製布料為材料,不僅兼顧良好的機能性,也同時達成「概念永續」、「材質永續」和「手法永續」等三大永續時尚精神。
#BeautiMode #臺北時裝週 #永續時尚
DAMUR WEAVISM 織本主義 Claudia__.W
Oqliq DYCTEAM JUST IN XX 周裕穎
綠色製程定義 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最佳解答
【中鋼AI現場2:如何靠微米級控制力年省成本千萬?】熱浸鍍鋅AI應用大解密
微米級鍍鋅厚薄如何控制的恰到好處?既要賦予足夠耐蝕性,又要不超量用鋅降成本,秘訣是用AI達成精準生產控制,再用影像辨識找瑕疵,維持鋅層表面品質
文/翁芊儒 | 2021-03-04發表
攝影/洪政偉
生活中隨處可見鍍鋅類產品,凡是有耐腐蝕需求的鋼鐵加工製品,包括作為建材使用的浪板、擔當汽車門面的汽車鈑金、每天都要打開的電冰箱,還有高階電腦伺服器外殼、傢俱、彩色底板、滑軌、風管等等,都可能是運用中鋼的熱浸鍍鋅鋼捲,加工製作而成。
熱浸鍍鋅鋼捲,是中鋼的塗鍍產品中的其中一項,年產量約有87.5萬噸。中鋼軋鋼三廠第二熱浸鍍鋅課課長羅萬福就指出,每一批出產的鋼捲,都需根據中下游客戶需求,客製化調整鍍鋅膜厚,或是進行化成處理,在鋼捲表面進行鉻酸鹽、耐指紋處理等動作,來因應不同加工製品所需的特性。
比如說,部分高階電腦、伺服器的外殼,不會再進行烤漆,而是直接裸用鍍鋅後的鋼片,對這些廠商來說,就會要求鍍較薄的鋅層,才能維持產品表面品質美觀。相對來說,生產建材浪板的廠商,對鋼捲表面品質的要求就較低,而且考量到浪板恐架設在環境不佳的地方,反而要用越厚的鋅層,來製造高耐蝕性的產品。
由於不同客戶要求的鍍鋅模厚都不同(內行說法會用鍍鋅模重,以「公克/每平方公尺」來計),如何精準控制鋅層厚薄,就成為中鋼熱浸鍍鋅廠的一大挑戰。
中鋼技術部門代理副總經理鄭際昭指出,不同產品有不同規格的鍍鋅膜厚,若鍍的太多、高於客戶需求的厚度,由於鋅是高成本的原料之一,就會造成成本的浪費;若鍍鋅層不符合產品規格,又將導致客戶無法使用或加工後續問題,造成品質客訴。「如何控制的剛剛好,讓客戶審核過關,又能省成本,這是我們的目標。」
開發控制鍍鋅膜厚的自動調參AI,年省成本1,600萬元
為了更精準控制鍍鋅膜厚,來減少生產浪費,中鋼用AI開發了控制鍍鋅膜厚的製程調參AI,試圖解決製程中的大量複雜參數,如何影響鍍鋅膜厚的問題。這類製程調參AI,也正是製造業最典型的AI應用之一。
鄭際昭解釋,要將鍍鋅厚度控制的恰如其分,並不容易,因為鍍鋅層厚薄的生產參數,包括氣刀開口大小、與鋼帶的距離、氣刀的氣壓、鋼帶厚度、鋼帶溫度、產線速度等多重變因,都會影響鍍鋅膜厚。
過去,這些複雜參數的調整,都靠老師傅的經驗來人工調參,羅萬福表示,由於不同老師傅之間又有不同的經驗法則,雖然留存了一本本抄滿生產參數的筆記,但後人看不懂也難以吸收,造成經驗傳承的斷層,「這對於面臨員工退休潮的中鋼來說,是很大的問題。」
而且,過去調整完參數後,需要等鋼帶經過100~200公尺的冷卻,才有辦法進行線上鋅層厚度量測,若量測當下發現鋅層過厚或過薄,回頭調整生產參數時,中間就已經多生產了上百公尺的鋼捲,換句話說,從參數調整到成品量測之間,存在冷卻的時間差,「中間多鍍的鋼帶,就會造成浪費。」鄭際昭說。
為了克服這兩大問題,中鋼約從2年前開始投入製程調參AI的研發,先自動化蒐集生產參數,累積上萬筆大數據資料後,建立了一個AI模型,來歸納在不同參數組合下,所造成的鍍鋅膜厚變化。
去年初上線這項應用後,將參數帶入AI模型中,就能即時預測出鍍鋅膜厚,雖然比不上直接量測的數據精準,但是,以此來即時修正生產參數,能避免冷卻期間造成的鋅層浪費,對於鍍鋅膜厚的控制,也比人為設定更準確。
羅萬福指出,傳統人工調參仍然有約20%會失準,但投入AI後,約只有3%結果失準,準確率達到97%左右,更能減少約4.5%的鋅層的浪費。換算下來,一年就能省下1,600萬元的成本,帶來上千萬元的效益。
建立檢驗區瑕疵辨識AI,降低人工目檢負擔
除了鍍鋅膜厚的生產控制面臨挑戰,熱浸鍍鋅廠的另一大難題,則位於檢驗室中,以人工檢測鍍鋅鋼捲的表面缺陷時,具有一定程度的漏檢率。
實際走訪檢驗室,可以了解到員工過去要查驗鋼捲,需要在快速傳輸的鋼帶上,識別出鋼捲表面的缺陷,而且,不只要識別鋼捲單面的缺面,更要透過鏡面反射,同步識別雙面的缺陷,格外考驗員工眼力,「所以我們都找年輕人來看,眼力比較好。」羅萬福笑著說。
但是,人力識別缺陷的方法,仍有其侷限,除了不是所有缺陷都能肉眼識別,人也一定會眨眼,無法不間斷盯著鋼捲檢驗,加上鋼帶一直在動態傳輸,都提升了識別缺陷的難度。羅萬福舉例:「以前比較誇張的狀況,檢驗員還會因為沒有檢查完全,把鋼捲送到處理線慢慢看,但這樣會增加出貨的時間,造成產線的負擔。」
為此,中鋼導入了另一個同為製造業的典型AI應用,訓練出瑕疵檢測模型,透過影像辨識技術,在即時的鋼帶影像畫面中自動標記缺陷的位置、形狀、大小、嚴重程度,抓出缺陷後,再經由人工複查是否確實。換句話說,過去要由人工全檢所有鋼捲的查驗流程,現在能以AI自動辨識來取代,人工只需複查經AI標示出缺陷的鋼帶區域即可,不僅大幅省下查驗人力,更提升了缺陷識別的的準確率。
羅萬福指出:「過去用人工檢驗,會有一定的漏檢率,可能5%~10%,真的很難每一個缺陷都看到。」但在加入AI後,幾乎不再發生漏檢,瑕疵辨識準確率提升到95%以上,進一步提升了鋼捲品質。
人工查驗除了有漏檢的風險,更大的問題,則是在於沒有一套記錄的機制,將鋼帶表面的查驗記錄保存下來。
「以前遇到客戶說,在100公尺的地方有一個缺陷,你們怎麼沒看到?我們就只能認了,因為沒有記錄。」羅萬福指出,沒有記錄機制,就無法得知缺陷到底是發生在自家工廠,還是客戶的工廠中。
但現在,透過AI檢查鋼捲表面,自動標示出缺陷位置與種類後,將這些紀錄留存下來,未來遇到客戶反應類似情形,就能提供當初查驗留存的缺陷地圖(Defect Map),來證明工廠出貨時的品質無虞。
「所以我們不只是導入AI,還把整套記錄建立起來。」羅萬福說。
目前,檢驗區的瑕疵辨識AI已經在去年正式上線,但這項技術,還不足以完全取代人工查驗,除了缺陷處需人工複查,部分非表面瑕疵的缺陷,比如鋼片側面成波狀等形狀缺陷,還是需要靠人眼來識別。
進料區也設瑕疵辨識AI,找出上游廠缺陷鋼捲
除了在後段的檢驗區導入瑕疵辨識AI,中鋼也正在將該技術導入前段進料區。這是因為,部分在後段檢驗到的鋼捲表面瑕疵,可能不是在熱浸鍍鋅廠造成,而是在前一廠區製成鋼捲時,就已經生成。
羅萬福指出,一般來說,鋼品表面的缺陷可能是在傳送鋼帶的過程中,因下方滾輪沾附不明物體,而在鋼帶表面殘留印跡,「不外乎是壓痕、刮痕、或是一些污染,」當發現這些缺陷,就得去找出造成缺陷的來源,並確實清除乾淨,確保下一捲鋼捲的生產過程不會留下缺陷。
然而,在後段檢驗區查驗出缺陷,回頭在製程中查找缺陷來源時,若缺陷並不是在熱浸鍍鋅廠區生成,可能需要花費更多時間來判定缺陷來源。不只如此,熱浸鍍鋅產線從頭到尾大約要經歷2,000公尺的加工運送,若是在前一廠就已經產生嚴重缺陷,原本就不合格的鋼捲,又多進行了近2,000公尺的製程,對鍍鋅原料來說也是種浪費。
「如果可以在進料區就先檢測出來,就能馬上可以判斷,這一捲鋼捲還要不要繼續生產。」羅萬福說。
而且,越早發現缺陷,也能越快通知上游工廠找出生產流程的問題,不只能避免產出更多有瑕疵的鋼捲,快速撤查出同一批生產的瑕疵品,也能減少其他下游廠誤用瑕疵品的可能性。
因此,中鋼正在開發前段進料的瑕疵辨識AI系統,但不是只用於找出缺陷而已,而是要與後段檢驗區瑕疵辨識系統所拍到的畫面,進行整合比對,來檢視前端所發現的缺陷,是否就是造成後段缺陷的原因,藉此建立缺陷演化分析的AI模型。
這個AI模型,能用來判斷進料時不同類型的瑕疵,經鍍鋅製程後是否還會留存下來,當模型越準確,就能判斷前段缺陷的危害程度,來節省更多的浪費。
「這就是我們的產業專業知識,去定義出這個缺陷類型是不是刮痕、這道刮痕鍍鋅後還能不能看得見、這捲鋼捲能不能繼續生產?」羅萬福說。
羅萬福表示,若在後段檢驗區發現鋼捲瑕疵,一噸鋼捲就要損失200美元以上,一捲鋼捲約20噸重,換算成臺幣,就會損失12萬元以上,「能即時找出缺陷,預先判斷要不要繼續生產,就是成本控管的關鍵。」
若用一句話來解釋熱浸鍍鋅方法,就是將鋼捲放入鋅槽,使其雙面都沾附鋅液,讓鋼片表面附著一層薄薄的鋅,能耐腐蝕。不過,實際上要生產出一捲捲數噸的熱浸鍍鋅鋼捲,需要經過一連串複雜的處理流程,先後進入進料區、退火區、鍍鋅區、調質整平區、塗覆區、檢驗區、出料區,才能完成熱浸鍍鋅的作業。
中鋼開發的AI應用,位於生產流程中的進料區、鍍鋅區與檢驗區。在進料區與檢驗區,運用了AI瑕疵檢測技術,來取代部分人工查驗作業,在鍍鋅區,則運用了AI製程調參的技術,找出不同生產條件下的最佳化製程調參作法。
1 進料區:進行的解捲、剪裁、焊接的步驟,先運用解捲機,將入料的鋼捲攤開,剪裁後,再利用焊接機,把兩個鋼捲接在一起,形成一個連續鋼捲,類似於將兩個捲筒式衛生紙的紙面連起來的樣子。
2 退火區:透過溫度變化,達成特定產品所需的機械性質,比如高強度鋼,需要在特定製程條件下才能生產而成。
3 鍍鋅區:鍍鋅區主要配備一個鋅槽,並透過氣刀來將多餘的鋅液刮除,藉此來控制鋅的膜厚(公克/每平方公尺),中鋼可生產單面每平方公尺40~200公克的熱浸鍍鋅鋼捲,越薄的鍍鋅層,用於越高階的產品,也越考驗鍍鋅的技術。
4 調質整平區:運用調質軋延機將剛鍍完鋅的光滑鋼板,依據客戶的需求,加上特定的表面紋路,比如部分要求高粗糙度的鋼板,就會以調質軋延機賦予特殊的表面。
5 塗覆區:在鋼品表面進行特殊處理,比如在用於家電外殼的鋼板上,進行耐指紋處理;又或是在用於抽屜滑軌的鋼板上,塗上高潤滑塗劑,確保鋼板能承受超過一萬次的拖拉。
6 檢驗區:查驗每一捲鋼捲表面是否有瑕疵。檢驗室內設置了鋼捲的垂直檢驗區及水平檢驗區,前者需透過鏡面反射,同步識別鋼捲雙面缺陷,後者則能從不同角度發掘瑕疵。
7 出料區:依據客戶對鋼捲寬度與重量的需求,將鋼捲裁邊修改成特定尺寸,再分捲成不同噸數的鋼捲,或是將鋼捲焊接成超過原尺寸的鋼捲來出貨。
AI瑕疵辨識如何取代人工目檢
作業流程?
實際走訪檢驗室,可以了解到員工過去要查驗鋼捲,需要在快速傳輸的鋼帶上,識別出鋼捲雙面的缺陷。但是,過去的作業流程,存在一定漏檢率,更可能因為沒有檢查完全,把鋼捲送到處理線重複檢驗,而延遲出貨時間,造成產線負擔。(如圖示:人工目檢1、2)
導入AI後,透過影像辨識技術,員工現在已經可以坐在控制室,看系統自動抓出鋼捲表面缺陷,再進行人工複查。如此一來,不僅大幅省下查驗人力,更降低了缺陷識別的漏檢率。(如圖示:AI作法1、2)
除了在檢驗區導入,中鋼也正在開發進料區的瑕疵檢測AI,要提前檢驗出上游鋼廠造成的瑕疵,攔截瑕疵品進入產線加工,來減少鍍鋅原料浪費。(如圖示:AI作法3)
人工目檢1
人工垂直檢驗鋼捲
人工目檢2
人工水平檢驗鋼捲
AI作法1
以攝影機蒐集鋼帶表面影像
AI作法2
系統自動標示缺陷位置與種類
AI作法3
訓練進料區瑕疵辨識AI
附圖:過去得靠老師傅依據經驗法則來人工調參的作法,現在已經看不到了。以前,老師傅需將每一次的參數設定抄寫到筆記中(如圖所示),但現在透過AI,能更精準掌控特定生產參數下的鍍鋅膜厚。(攝影/洪政偉)
圖解熱浸鍍鋅生產流程
攝影-洪政偉
過去要查驗鋼捲,員工需要在快速傳輸的鋼帶上,識別出鋼捲表面的缺陷,且不只要檢查單面,透過鏡面反射,還得同步識別鋼捲另一面的缺陷。圖為垂直檢驗區的實際檢查流程。(攝影/洪政偉)
除了垂直檢驗,查驗人員也需水平檢驗鋼捲,從不同角度發掘鋼捲表面缺陷,比如沖模過程中,可能產生類似於污點的缺陷,即可在此檢驗出來。(攝影/洪政偉)
為了取代人工目檢,中鋼將攝影機裝設在垂直檢驗區的鋼帶底部,也就是圖中綠色雷射光點的位置;拍攝到的鋼帶表面影像,則會顯示到控制室的螢幕畫面中,同步進行影像辨識來查找瑕疵。(攝影/洪政偉)
在控制室內,員工可以直接從螢幕看見鋼捲表面檢查情形,若AI偵測到任何瑕疵,系統會同步標註出缺陷位置、形狀、大小、嚴重程度,提供明確的缺陷資訊,節省人力目檢的負擔。(攝影/洪政偉)
左邊螢幕是檢驗區瑕疵檢測系統,右邊螢幕則是進料區瑕疵檢測系統。目前,中鋼正在開發進料區瑕疵辨識AI,更要藉由與後段瑕疵辨識所拍攝畫面的比對,來建立缺陷演化AI分析模型。(攝影/洪政偉)
資料來源:https://www.ithome.com.tw/news/142941
綠色製程定義 在 媽媽監督核電廠聯盟 Facebook 的最讚貼文
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
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