【產業動態SNG】SOFC發電機組技術與市場分析
鄭耀宗、左峻德 (2014/01/07) 《台經月刊第37卷第1期》
氫能燃料電池技術因具備低汙染、高能源轉換效率之特性，成為近年來最受矚目的新能源供應技術。固態氧化物燃料電池(SOFC)技術在發電領域具有特別大的潛力，其優點是元件結構簡單、製造成本低、發電效率高、廢熱品質高、適用多種燃料等，可與渦輪機形成複合循環系統，提高發電效率至65%，適合定置型應用，如家戶獨立發電系統，以及社區、大樓或產業用發電機組等。
研發與技術發展情況
美國能源部開發燃料電池的主力為PEMFC電動車輛與氫能技術，並不是SOFC。在2000年開始推動SECA計畫，2001年成立第一個產業團隊，當時每年的研究經費很少，只有幾百萬美元，2002年以後才增加至每年3,000~6,000萬美元，但是2012年又降至2,500萬美元。SECA剛成立時，強調核心技術的開發與生產成本的下降，並著重5kW模組的研發，當時考慮作為卡車停車休息時使用的補助電力系統。2005年以後改為發展煤碳氣化—燃料電池複循環發電系統，並選擇三個產業團隊參與。
在2011年SECA完成第二階段的計畫目標，亦即完成25kWe的模組，性能衰退率小於1%/1,000hr，運轉時數大於1,500hr，製造成本小於700/kWe（注1）。按照SECA的時程規劃，2015年才會完成MW級的燃料電池組，2018~2022年才有MW級的IGFC試驗電廠，因此這個計畫還有很長的路要走。
日本的SOFC技術開發係由NEDO負責推動（注2），主要項目有SOFC系統重點技術開發和SOFC實證研究。計畫中機組的目標為2012年底運轉時數達到40,000小時（電壓下降率0.25%/1,000hr），起動次數為250次（電壓下降率10%／250次）等。SOFC的實證研究自2010年累積裝置量為233台。2008年以後設置的系統，電池組耐久性能已擴增一倍以上，可望達到四萬小時，目前累積運轉時數最高的系統已達25,843小時，運轉時間超過一年者有37組。
按照NEDO的計畫（注3），家用型（kW級）、商業型（數十到數百kW級）與工業型（MW級），以及電廠型（數十與數百MW級）都是未來的發展目標，2015年的成本目標為40萬日圓／kW，2020~2030家用型機組為40萬日圓／kW、商用型機組為20萬日圓／kW、工業型機組為15萬日圓／kW。
歐盟利用整合型的SOFC計畫結合研發與產業資源，自FP5(1998~2002)即開始補助技術研發與商業化相關研究，補助項目包括：材料研發、系統開發、可靠度提升與成本降低等。在FP6(2002~2006)計畫則繼續改善材料以降低劣化、發展小型熱電共生系統、MW級系統，以及量產技術，目前FP7(2007~2013)，有多個SOFC相關的計畫已經通過，獲得補助開始進行，包括：材料與製程發展、組件與附屬系統的簡化與最佳化，以及模擬、測試與特性研究等，長期目標為在2020年時達到商業化驗證（注4）。
韓國政府扶植三星及POSCO Power進行家用型SOFC系統開發，2012年的目標為發電效率38%，熱能效益48%，持續運行時間40,000小時，成本20,000美元；2030年的目標為發電效率40%，熱能效益50%，持續運行時間90,000小時，成本5,000美元。為達成計畫目標，許多研發機構如KAIST、KEPRI、KICET、KIER、KIMM、KIST、POSTECH、RIST都參與開發行列（注5）。
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