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2014年8月6日 星期三
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4港校60科學家 掀太陽能革命


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■汪正平開發高能量密度及高能源密度的「超級電池」。馮晉研 攝

研「採儲用」三軌並行 盼增日光電力比率九倍

能源是全球人類社會發展面對的最大挑戰。在香港,政府早前就未來能源發電燃料組合完成公眾諮詢,當中的引入內地網電及增加天然氣發電比例方案被指各有弊處,而開發潔淨便宜且高效的太陽能,將是環境可持續發展的重要方向。不過,要讓太陽能發電大規模付諸實踐,卻有連串技術問題待克服。由香港中文大學組織本港另3所大學共60名科學家,正進行香港歷來最大規模的太陽能學術科研項目,團隊獲撥款達6,000萬元,「三軌」並行研究智能化的太陽能「採集」、「存儲」和「應用」技術,長遠希望香港的太陽能電力比率,可由現時不多於1%提高至一成。 ■香港文匯報記者 馮晉研

有關智能化太陽能研究獲研資局「主題研究計劃」資助,由中大工程學院院長汪正平負責統籌,聯同該校以及科大、理大和港大等組成60人跨院校團隊,包括25名「教授級」人馬,在今年1月開展。汪正平接受本報專訪時指,研究的具體目標,是在2018年率先在中大伍宜孫書院應用成果,一次過結合採集、存儲和應用太陽能新技術,供應整棟建築物一成的電力。

採集:開放新材料 增電池性能

有關研究全面包括太陽能各個流程,首先是採集(Harvesting),汪正平解釋,要收集太陽光並將之轉化為電,這有賴開放新材料提高太陽光電池的性能,團隊中的材料科學家及化學家就此按多個課題進行探究,包括開發透過真空沉積技術製造的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池(詳見另稿);以溶液技術製作激子太陽能電池,以及利用化學燃料的合成開發人工光合作用、光催化和熱電效應等太陽能採集技術。

存儲:取長補短 製「超級電池」

由於太陽能採集受天氣影響,所產生的電力必須儲存起來以備陰天或晚上時有足夠的供應,項目第二部分正是針對存儲(Storage),由本身為國際電子工程權威的汪正平主力負責。

他介紹說,一般開燈使用的「蓄電池(battery)」能源密度高,但功率密度低,可用較長時間,但電力較弱;相反,「電容(capacitor)」功率密度高,但能源密度低,電力雖有足夠強度驅動電動汽車和電鑽等,但電池卻很快用完。

他的研究計劃結合「蓄電池」和「電容」,取長補短,利用納米材料如石墨烯,增加儲電體的表面面積提高儲電量,開發能量密度及能源密度同時較高的「超級電池」(Super Capacitor)。

應用:改進供求系統 實現智能控制

至於應用(Utilization)層面,汪正平指,研究團隊亦有針對改進電力供求系統,實現智能控制和管理,以增強太陽能技術和微電網(Micro Grid)系統的性能和安全性。他舉例,一般家庭可利用感應器等智能系統控制燈的開關, 減低能源需求量,但現存的相關技術仍未普及,「可不可以用智能電路控制和平衡電量供求?」另外,發電廠輸送電源到發電站會自然流失6%的電量,如何減低輸送間的電量流失,亦都有待研究。

汪正平補充,發電廠燃煤或者核能,都屬平均持續發電,但日間用量多,晚上用量少,會造成能源浪費:高峰期用電與平日需求量差異,當中的計算涉及大量訊息處理,是次研究項目亦包括與能源公司如中電合作,結合智能系統制定向不同用戶供電的策略,屆時「不用再查電錶,家中有一個energy profile(能源檔案),就可以看到哪裡用電、冷熱及浪費情況等」,從而調節電量減少浪費。

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