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【電動車電池再利用】
#EV電池用來電網級儲能 #傳統車廠動起來
電動車（EV）內的鋰離子電池使用壽命約為八年，在電池失去20%的容量後就需進行更換，代表這些退役的EV電池仍有80%容量可以使用，若安裝於電網等級的儲能設備做循環利用，能降低相關產業的成本與碳排。雖然目前尚未獲得市場的大量關注，#但麥肯錫公司與麻省理工學院的新研究認為，隨著EV產業規模的擴充與新創公司的投入，這項應用是有經濟效益的。

▉主流車廠的目光
首先，MIT的研究表明，二次利用電池（second-life battery，以下簡稱二次電池）的商業化仍有些挑戰需要克服：技術面來看，從EV卸下的鋰離子電池若要重複使用，需進行大量測試和升級，以確保電池在新環境中的性能穩定；還需搭配經濟誘因，即穩定的電池供應、電池需求與資本，初生的二次電池市場才能取得成功。隨著EV市場規模擴大，主流車廠的電池研發部門也慢慢找到門路，例如：

1⃣通用汽車（GM）替新一代鋰離子動力電池組「Ultium」建立了循環供應鏈，將電池第二生命周期的應用納入Ultium電池組的設計裡。

2⃣日產汽車（Nissan）是2015年第一批在電網級儲能設備（連接電網的太陽能發電廠）中試用二次EV電池的車廠之一。過去電動車廠進行固定式儲能業務最知名的公司是Tesla，但其儲能設備使用的都是新電池，而非二次電池。

3⃣BMW也在2015年與太平洋瓦斯電力公司（PG&E）合作，進行18個月的供需測試，簡單來說，PG&E透過互連網向BMW送出將電網降載的信號，BMW會選擇若干EV停止充電，等降載結束，車輛再繼續充電。BMW也提供二次電池給PG&E做電網級太陽能的儲能利用。

4⃣德國的戴姆勒（Daimler AG）在2015年宣布，計劃在德國呂嫩市（Lunen）與一家回收公司共同建造13Mwh的二次電池存儲能裝置。戴姆勒的子公司Mercedes-Benz Energy去年則與中國最大EV製造商的北京電動汽車合作，興建了一個以退役EV電池建構的儲能系統。

5⃣美國電動卡車新創商Rivian與加州電動巴士製造商Proterra沒有直接涉足儲能，但從初始設計就讓EV電池易於報廢，使二次利用變得容易，也就是一種從源頭著手的循環經濟模式。

▉兩份報告的經濟效益研究
EV製造商並不是唯一關注二次電池的公司，越來越多的項目開發商（project developer）也開始利用二次電池的儲能功能來降低電網級儲能設備的成本。相較於早期用於家庭住宅等小型離網儲能設施，二次電池似乎已邁向一塊新大陸，準備用在連結電網的儲能系統上。

MIT研究員Ian Mathews 在《Applied Energy》期刊上發表的研究以及其他五位MIT同事得出的結論是：以電網級的太陽能備用儲能裝置，作為鋰離子電池第二生命週期的應用是有利潤的，由於角色並不吃重（備用），使用壽命可達十年或更長。

MIT的研究結果，是基於對一個「假想中」的2.5MW電網級太陽能電廠進行的嚴格模擬，假設該電場位於加州，考量下面三種情形：1. 只蓋電場、2.蓋電場 + 新電池做為儲能設備、3.蓋電場 + 以80%容量二次電池做為儲能設備。研究結果發現，若以新電池做為儲能設備（選項2）無法產生利潤，#可是若二次電池低於原始電池價格的60%，搭配良好的管理系統，二次電池與2.5MW太陽能項目的結合，就會是一項有利可圖的投資。

另一個來自麥肯錫公司的獨立研究則發現，到2020年代中期，#二次電池可比新電池減少30%到70%的成本；且到2030年，二次電池的年度供應量可望超過一億度，可滿足該年度全球儲能預測需求的一半。但麥肯錫和MIT的研究均指出，需解決若干技術面的挑戰，才能成功釋放二次電池的供應量，例如將不同型號EV的電池，統合到同一個儲存系統中，目前還有一些障礙要克服。

▉新創公司蓄勢待發
為了推動該領域的發展，總部位於加州的幾間新創公司RePurpose Energy、Smartville Energy和ReJoule分別從加州能源委員會電力投資計劃（EPIC）獲得200萬至300萬美元的補助，它們的使命是使EV電池能重複利用於低成本、永續的太陽能儲能系統中。

★RePurpose：快速體檢與安全性
這間誕生於加州大學戴維斯分校、由Jae Wan Park教授領導的新創，把重點放在準確、迅速地拆卸大部分由Nissan出產的EV電池，然後使用新的控制原件重新組裝。

根據RePurpose的計算，只要更換鋰電池組（battery）中退化最嚴重的電池芯（cell），二次電池可在電動車以外重複使用長達12年，但首先必須在系統中找到損壞的cell。RePurpose開發出可在約一分鐘內跑完檢測電池退化程度的方法，傳統的測試過程需要一整天。

另外，#安全性是影響投資二次電池產業的最大障礙之一。RePurpose開發了一種「非破壞性滅火系統」，可以偵測到即將發生故障的電池組，然後防止該電池過熱，過程不會損壞任何電子組件。減輕投資者的風險總是可以增加投資意願。

★Smartville：翻新不同型號電池的挑戰
Smartville不像RePurpose和產業的其他玩家一樣選擇加快電池測試過程，其專門設計的電源轉換器為保持電池系統的健康，反而放慢測試速度。由於電池的「健康檢查」需要在幾週內多次對電池進行充電放電，因此還可從測試過程獲得銷售電力服務的額外收入。此外，公司的控制原件與電力設計可以將來自不同車輛、不同品牌、不同型號的所有EV電池，連同電力耦合（power-coupling）格式全部整合到同一種模組設計中，再透過調節過程提高各別電池的均一化程度，因此解決EV電池組型號眾多的困境，這項技術對產業能否規模化而言非常重要。。

★ReJoule：從源頭下手
ReJoule採用一種技術，讓電池的第二生命在它仍於電動車中就已佈線。透過在新電池上安裝ReJoule的技術，可以優化電池系統的生命週期，使之壽命更長。一旦電池管理系統被植入電動車中，就可以即時（real-time）衡量電池的健康狀況，使電池從第一生命週期（EV）過渡到第二生命週期（儲能）的程序精簡許多，因為不需要額外的測試，也不需要將電池從EV中取出，再運送到特定的測試中心，測試完成後再將電池運輸到第二次使用的環境，過渡程序可以更順暢，達成產業的流線化。

因為電池所需礦物原料的開採、精煉，以及電池的模組化與製程，都需大量耗能，若能通過二次使用的電池緩解新電池的市場需求，就可以減排大量溫室氣體以及舒緩稀有礦產的需求。

▉資料來源
MIT報告（摘要）：https://reurl.cc/1xV3q8
麥肯錫公司報告（摘要）：https://reurl.cc/lVWgA9
新聞報導：https://reurl.cc/7X87mD、https://reurl.cc/pdNrAZ

圖片改自
Capgemini

#不明怪味籠罩全高怎麼揪元兇？
#建立結合科技的風險管理政策
文：陳信諭 醫師、鳳山李雨蓁 Lí Ú-chin

昨天（8/29）晚間近9時起，鳳山、前鎮、苓雅、前金及三民等區空氣中瀰漫怪味，許多人形容是鹽酸的味道。1999被打爆，筆者也嘗試打電話反應，等候順位竟已經排到19位。

環保局漏夜追查，發現通報範圍分布很廣，推估因今天開學，市區許多學校進行校園消毒，漂白水等消毒劑遇到下雨分解，產生消毒水味的氣體隨風飄出。

無獨有偶，昨天小港沿海，也瀰漫刺鼻怪味，小港里里長洪世春舉報廢五金處理廠「新格發」冒出白煙，經環保局稽查，確認是來自鋁二級冶煉作業，產生煙塵，由廠房頂部逸散到大氣中。因該公司一年內第四次違規，環保局依空汙法裁罰最高額度500萬元。

到底，昨天的全市怪味真的是消毒水造成，還是有更多工廠趁雨天亂排廢氣？ 或許很難得到一個單純的解答。

高雄鄉親對於「空氣異味」這件事恐怕不陌生，去年十月深夜也曾發生過全市瀰漫「燒塑膠」怪味事件，但查無元兇不了了之，有一說是來自高雄港區，但未經證實。

在一連串真假警報後，針對空氣中危害物質擴散事件，要怎麼偵測防範？是有毒氣體擴散？甚至高度可燃的石化原料外洩？我們認為市民應該要有免於恐懼的自由！

#高雄市偵測危害物質的武器庫
偵測這些危害物質，現行大概有幾樣工具：

1.#移動監測車：
環保局現有2輛可移動多功能環境品質監測車，可同時偵測二氧化硫、臭氧、一氧化碳、懸浮微粒(PM10)、細懸浮微粒(PM2.5)、氮氧化物、碳氫化合物等空氣汙染物，可以機動配合重大汙染檢測，以及空品不良的緊急應變監測。

優點：兼具機動性和較完整偵測能力。
缺點：只有兩台，部署較慢，對於找不出源頭的大規模污染，較難快速定位偵測。

比較可惜的是，目前兩台監測車，固定放在大林蒲和國10（左營），因為污染較大。好過日曾去電詢問環保局為何移動式當成固定式之用，不直接設立固定式的監測站？

環保局僅說是法規限制云云。但我們認為，若設置移動式監測車，就要發揮他應有的功能和機動優勢，未來好過日會詳加追蹤後續使用狀況。

2.#可攜式氣體偵測器
高雄消防隊、環保局配備有各類型多用途氣體偵測器，主要能偵測揮發性有機氣體(VOC)、硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）、可燃性氣體（LEL）及含氧量(O2)等多種毒性氣體。81氣爆時，環保局視察陳恭府帶隊與環保署配合使用氣體偵測器在現場採證，檢驗後率先測出現場丙烯含量超標，但當時為時已晚，隨即發生爆炸。

優點：機動靈活，可提供較多點的偵測數據。
缺點：可偵測氣體種類與準確性較為受限。

3. #即時空氣污染物連續自動監測設施(Continuous Emission Monitoring Systems, CEMS)

裝在污染物排放煙囪內的自動監測設施，利用物理光學或化學感測器，換算污染物之濃度，並自動傳回環保局。自2015年11月開始，環保局在民間協助之下，將監測視覺化呈現曲線圖表，即時連線更新至市府「高雄市煙囪排放即時監測系統」網頁，提供即時查詢。

優點：具良好的敏感度，並可24小時連續即時監測，看似完美，但.......

缺點：法律並未要求所有工廠裝設，僅有設有「發電、加熱、蒸氣產生程序」、「水泥製造程序」、「電弧爐煉鋼程序」、「廢棄物焚化程序」、「發電、加熱、蒸氣產生程序」、「石油化學程序」、「鐵礦初級熔煉之煉焦程序」、及「鐵礦初級熔煉之燒結程序」需要。以高雄市為例，符合上述需設置CEMS者，有29家公私立工廠、共119根煙囪，而這119根煙囪的排放量，占全國總排放量的30%，為高雄市固定排放源的70%。然而，許多偷排量來自小型，甚至非法業者，防不勝防。

另外，桃園市的台塑集團子公司華亞汽電，於2011年被查獲，該公司在中控室CEMS監控程式偽造模擬數據，回傳環保局，假裝數據正常，成為全國第一起遭查獲利用CEMS偽造數據的案例，被罰補繳6.59億元空污費，相關人員並被依刑法判刑。而後，台塑集團旗下的南亞塑膠桃園錦興廠、新北樹林廠，及台灣化纖雲林六輕海豐廠、嘉義新港廠，全都因為CEMS數據申報不實而遭開罰，可見該集團造假欺騙的慣犯行為。

#整合現有技術建立風險管理系統

以上三種手段，都有其優缺點，好過日過去一直強調透過「生態民主」、「生態正義」、「生態經濟」的三大原則，建構安全、永續的環保政策，在有害氣體防治上也是一樣。

環保局現在雖然有一套稽查SOP，但人力、設備仍然不足，我們除了全力支持環保局補充人力設備與強化訓練外。更希望能進一步要求修法普及CEMS系統，並引進平行比對系統，直接回傳數據。

而更小型感測系統的佈設，如智慧型氣體感測晶片的開發和聯網，也有助於及早偵測異常，或在建置量大到一定程度下，由分佈模式推估有害氣體來源。可節省操作人力，也可即時將較重要危害物質的數據提供給市民，減少市民的不安，讓市民有知的權利，這就是「生態民主」。

高雄長年面對空汙與有毒氣體問題，我們希望市府在預算編列上，能以「投資解決方案」的想法，獎助相關產業發展感測技術並優先採用，也就是「生態經濟」的概念。

而稽核不肖廠商的罰金收入，更應專款專用，挹注相關技術開發和高危害區域民眾的健康補償，落實「外部成本內部化」的「生態正義」。也讓高雄過去的問題，也成為新的產業發展動力！

國研院發表智慧型氣體感測晶片

2016-07-22 17:06:00 經濟日報 曹松清

2014年7月31日晚間，高雄發生丙烯氣爆意外，造成32人死亡、321人受傷，多條重要道路嚴重損壞。如果爆炸現場附近有夠多的氣體感測器，第一時間測知具高危險性的揮發性有機物大量外洩，也許就可以阻止慘劇發生。

目前市面上的氣體感測器，體積都很大，只能安裝在固定位置，或是手持偵測。在高雄氣爆發生後，國家實驗研究院奈米元件實驗室開始研究可以直接安裝在智慧型手機或手錶中的「智慧型氣體感測晶片」，與固定式環境感測器互補，讓人人皆可隨身攜帶，大幅提高感測範圍，加強保障生命財產安全。經過近兩年的努力，目前已經領先全球，開發出揮發性有機化合物、一氧化碳、二氧化碳、甲醛等四種氣體的感測晶片。

現有氣體感測器產品功能不足

根據國際數據資訊公司（IDC）研究估計，全球物聯網（Internet of things, IoT）市場規模在2020年將可達1.7兆美元，而穿戴式及攜帶式產品是其中很重要的產品。在穿戴式及攜帶式產品上安裝的感測器中，用於呼吸分析（如酒測）與空氣污染用的氣體感測器，則被預測為最有可能的應用之一。法國市調機構Yole Development預估，2021年氣體感測器的使用量會從2014年的120萬個，增加到3億5000萬個，成長約300倍，產值將超過20億美元。

為準確偵測氣體流量與種類，目前市面上的氣體感測器體積都偏大。近幾年出現的半導體氣體感測器雛形，大小雖可縮小到1公分以下，但對於攜帶式（如智慧型手機）或穿戴式（如智慧型手錶）產品而言，仍嫌太大，且無法和智慧型手機或手錶的晶片整合，又有耗電量大、無法精準辨識氣體的缺點。

國研院開發「智慧型氣體感測晶片」 人人皆可隨身攜帶

國家實驗研究院奈米元件實驗室運用過去累積的微機電製程經驗，與光寶科技光機電整合技術合作，花費近2年時間，開發出可應用於環境的物聯網晶片「智慧型氣體感測晶片」。

「智慧型氣體感測晶片」是以「金屬氧化物半導體材料」作為氣體感測薄膜，透過不同金屬氧化物與氣體在特定高溫下的氧化反應及還原反應，藉由感測薄膜與電子之間的抓放過程，改變薄膜的電阻，以偵測氣體種類與濃度。

「智慧型氣體感測晶片」有兩大技術特點：一、運用獨特的奈米粒子和奈米孔洞技術製作感測薄膜，不但可增加表面積，提高反應靈敏度；亦可藉由不同金屬奈米粒子的特性，感測特定氣體而提高專一辨識能力。二、開發出特殊之「低應力介電層」，可以提升隔熱效果，將感測薄膜所需之250℃高溫侷限於極小範圍內，如此可以縮減晶片體積，而不致讓此高溫對不耐高溫之部分造成損壞。

藉由這兩項技術特點，國研院奈米元件 實驗室開發出體積僅3毫米x2.35毫米x1毫米的「智慧型氣體感測晶片」，具有微型化、低耗能、可整合於智慧型手機或手錶、可精準辨識氣體等優點，讓「人人隨身攜帶氣體感測器」成為可能。

避免高雄氣爆事件再度發生 推動國內感測技術發展

國研院奈米元件實驗室已創全球業界之先，成功製作出可直接安裝於智慧型手機的氣體感測晶片。如此一來，即可從現有針對空間環境進行偵測的技術，進化至以「人」為中心的環境監測模式。若未來所有氣體感測器的資料均即時上傳雲端，政府相關單位可即時監測各地環境品質，萬一又發生了像丙烯這種揮發性有機化合物的外洩事件，警消或環保單位即可提早警覺、立即處理，也許就可以避免類似高雄氣爆的事件再度發生，或至少可大幅降低傷亡人數。

近年來個人物聯網或穿戴式裝置使用的各式感測器，已逐漸應用於消費性電子、智慧住宅、保全監控、健康照護、交通運輸、百貨零售，以及警急救難等領域。國研院奈米元件實驗室已成功開發出一氧化碳、二氧化碳、甲醛及揮發性有機化合物的「智慧型氣體感測晶片」，未來除持續開發更多類型的氣體感測晶片外，並將進一步推進到工業級及人體照護級的複合式氣體感測需求。

國研院奈米元件實驗室並將建置一開放式製程技術服務平台，讓國內產學研究團隊可以進行物聯網晶片所需之系統整合工作，以繼續協助推動國內物聯網穿戴式產品與生產力4.0所需之感測技術發展。

附圖：

資料來源：http://money.udn.com/money/story/7369/1838908