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能源科技中心

宗旨
國立東華大學「能源科技中心」(Energy Technology Center)奉准於2009年11月1日設立,本中心設立之目的在於整合本校能源科技相關領域教師及研究員,從事新能源科技的研究與開發以及能源教育的推廣與宣導,以提升本校在能源科技領域研究與教學上的創新,並促進產官學的合作關係。
 
中心特色及規畫
(一)中心組織架構
本中心設主任一人,綜理中心業務,由校長聘任之,任期二年,得連任。目前本中心主任由本校光電工程系教授白益豪博士兼任,中心副主任由本校陳怡嘉教授、張文彥教授及蔡志宏教授擔任。本中心的營運將整合校內、外資源争取相關教學與研究計畫例如﹕(1)產學合作計畫(2)經濟部能源局相關計畫(3)其他研究單位合作計畫(工研院、經濟部中小企業處及經濟部工業局等)及(4)國際合作計畫等,希望國立東華大學在創新能源研究方面能有重大突破。

(二)重點研究特色

本中心目前己執行中及規劃中的研究重點主要有二大方向:

  1. 設立「潔淨能源系統整合與應用人才培育計畫」之「宜花東區域推動中心」
    107年度至111年度執行宜花東區域推動中心,以東華大學為整合中心,結合夥伴學校國立宜蘭大學、慈濟大學、國立臺東大學,以潔淨能源為特色及發展重點,串聯與盤點各夥伴學校的教學資源並建置潔淨能源資訊網路教育平台,又依據各區域所富有的區域特色資源包含太陽能、生質能、氫能、海洋能與地熱能於伙伴學校建置創能特色實驗室。接著將與東台灣的企業合作來建置與推廣實踐基地。(1.泛太平洋301綠能巴士、2.綠能生產與AI智能農場4.0、3.後山SEE農城)。藉此做為東台灣學生的能源系統整合、實作演練與驗證場域,及學生實踐能源知識推廣的示範基地,期望培養學生跨領域整合應用能力及符合產業需求之人才。
  2. 太陽光電領域
    1. 成立國際SEMI規範製定小組:
      • OPV&DSSC國際規範工作小組
        2013年促成於國際SEMI協會下成立OPV&DSSC國際規範工作小組(OPV & DSSC Task Force)。本工作小組整合產學研相關單位及專家,包括國立東華大學、明新科技大學、工研院、臺灣永光化學公司、金頓科技公司、台灣染敏科技公司、國立成功大學、國立中央大學、核能研究所等專家代表為Task Force Leader 及Co-Leaders組成此工作小組。2014年10月及2015年8月己獲國際SEMI通過兩項OPV&DSSC 國際規範。此對台灣發展新型太陽能電池的國際化具指標意義,2020與2021持續朝開OPV & DSSC & PSC 工作小組會議。
      • CIGS國際規範工作小組
        為太陽能光電等產業整體發展,同時積極促成CIGS規範小組,並已於2016年6月國際SEMI通過台灣成立全球第一個「 CIGS Standard Task Force」,由產學研專家代表組成。於2016年7月22日舉行CIGS TF Kick-Off Meeting,正式啓動CIGS的新規格制定。

    2. 科技部/經濟部能源局計畫:多颱風多地震地區之太陽能電池特性測試研究
      本能源科技中心於2011年執行國科會/能源局計畫之「多颱風多地震地區之太陽能電池特性測試研究(1)」,針對台灣東部多颱風多地震地區之特性,在東華大學工學大樓頂建立多項太陽能電池模組之特性測試實驗,本中心與工研院太陽光電驗證中心合作,共同致力於目前國際太陽能電池驗證規範(如IEC,UL等),希望有好的成果可提到國際規範製訂平台(如SEMI) 討論、目前已有初步成果,也同時進行申請2013年執行科技部/能源局計畫之「多颱風多地震地區之太陽能電池特性測試研究(2)」之計畫,這對於太陽能電池模組在特珠氣候環境的耐候研究做出貢獻,截至2021年相對應的研究設施仍續投入本校光電工程學系之太陽光電學程的課程教學。
  3. 生質能源應用領域
    本能源科技中心於2020年設置可移動式高溫氣化系統,來對於東台灣農業廢棄物去化暨能源化之可能性進行示範,特別是藉此提供穩定之基載電力,因應氣候變遷下的碳封存效益並達成能源、環境與永續等多面向效益。目前已初步於2020年與花蓮縣環保局於「花蓮縣逸散污染源稽查管制計畫」中去化完成350噸之廢棄稻稈;同時於2021年透過CITD協助傳統產業技術開發計畫持續對於偏鄉或原鄉(瑞穗鄉、光復鄉等)之果樹如文旦修枝進行15噸級別之轉化及其衍生物(生物炭、木醋液)進行再利用。這對於每年數百萬噸的有機廢棄物而言,當我們以廢棄物的角度來思維,不論是處理或是對環境的負擔都很大,若能將這些自然資源使用的時間拉長(即再利用),同時又可減少環境污染和避免浪費,是符合循環經濟的重要精神。
  4. 氫能應用
    本中心配合執行花蓮縣環保局「低碳家園與健康城市計畫」,於近年與中華紙漿(股)公司及亞太燃料電池(股)公司等共同舉辦「花蓮氫能城市論壇及低碳氫能車體驗活動」,希望透過台灣氫能發展學術界及產業界的對談,為花蓮成為氫能城市的發展勾勒出更明確的目標,花蓮的中華紙漿(股)公司在生產製程中有大量氫氣排放(每年超過450噸),若能透過技術上轉換成為氫能儲存並充分運用,將可將花蓮打造台灣第一個氫能示範區(氫能城市),不僅能為花蓮帶來綠能生活之發展,也使花蓮成為全世界氫能對策與應用的典範,後續本中心將結合中華紙漿(股)公司及亞太燃料電池(股)公司等共同規劃氫能相關的產學合作計畫。
 
儀器設備
太陽光電領域:本中心已設立太陽能電池模組實驗架構,及設置監控風速、溫度、濕度等相關因子,並透過儀器獲得每日不同氣候下太陽能電池的I-V 曲線,藉以分析太陽能電池模組的損耗與壽命。另外配合戶外實驗的太陽電池樣品,我們在實驗室中以照光耐候試驗機(Atlas Ci4000 Xenon Weather-Ometer)做UV照射,根據ISO-105-BO2 國際標準規範設定其參數氙(Xenon)燈波長、功率、黑盤溫度、腔體溫度、相對溫度等,並且設定樣品測試的時間,分別以不同歷程等老化時間來比較其結果。溫濕度的加速壽命試驗,則以恆溫恆濕儀器(WEISS SB22/160)進行高溫高濕試驗,其中是參照International standard ISO/IEC 10995 設定溫度及濕度數值等參數等老化條件,觀察其太陽能板經過高溫高濕或低溫低溼下的影響變化。另外鹽霧試驗機我們利用IEC 規範進行鹽霧特性測試,因台灣為海島型的國家,而花蓮地區靠海較近,鹽氣也相對的較濃,在沿海地區的太陽能電池應用,因鹽分會侵蝕太陽能電池電極或其他零件,故鹽霧特性實驗則是非常重要。而近期內我們將架設一暗房,進行震動裂痕試驗是搭配CCD感測之紅外線攝影機及電源供應器來架設出一EL量測平台,其可用來量測太陽能電池模組在花蓮地區經過多颱風地震等應力變化是否產生微觀裂痕或缺陷,再透過儀器獲得不同氣候下太陽能電池的I-V 曲線,藉以分析太陽能電池模組的損耗與壽命並準確的測量到當下模組之狀況。
生質能源領域:本中心已設置「下吸式氣化爐」。下吸式生質氣化發電系統結構主體類似逆流式固定床的氣化爐,差異點為生質燃料移動方向與氣化媒介的氣體是同方向流動,操作概況主要是藉由外部的熱源把熱加到爐心上部,含碳的生質料源(如農林廢棄資材)會經歷熱裂解、燃燒反應/氧化作用、焦炭重組/還原作用與產物平衡等若干不同的作用及反應,並得到可燃氣體,接著所產生的高溫可燃氣體在離開氣化爐心後,剩餘大部分的熱能會再傳到爐心的上方加入的氣化媒介中。值得一提的是,氣化過程所產生的焦油在重力與氣流導引下會通過高溫碳濾層,因此焦油的生成量比逆流固定床(上抽式)氣化爐相對低很多。結構圖包含有生質氣化爐心主體、旋風除塵暨焦油裂解部件、油水分離器、燃氣過濾部件、防爆水封、氣體儲存袋、燃氣發電機組等。在應用層面上燃氣發電機所產生的電力除了可以對於市電電網進行併接外,所衍生的可燃氣亦可供熱、供暖甚至對於農作物進行烘培,具體的示範點花蓮市美崙工業區蜂之鄉有限公司。