前瞻節能減碳技術

新型材料與先進技術

PCMs — 相變材料（Phase Change Materials）

利用物質在固液態轉換時吸收 / 釋放潛熱的特性，實現被動式溫控，無需額外耗能。

• 原理：材料在特定溫度熔化吸熱、凝固放熱，自動維持環境溫度穩定
• 應用：建築牆板、冷鏈物流包裝、資料中心散熱、紡織品調溫纖維
• 減碳效益：建築空調能耗降低 20-30%

MOFs — 金屬有機框架（Metal-Organic Frameworks）

具有超高比表面積的多孔晶體材料，專門用於 CO₂ 選擇性吸附與捕集。

• 比表面積：可達 7,000 m²/g 以上（遠超活性碳的 1,000-2,000 m²/g）
• 特性：可調控孔徑大小，針對不同氣體分子進行選擇性吸附
• 應用：CCUS 碳捕集、氣體分離與儲存、感測器

CNTs — 奈米碳管（Carbon Nanotubes）

• 強度：鋼的 100 倍，重量僅鋼的 1/6
• 應用：超級電容器、輕量化結構材料、導電複合材料
• 減碳貢獻：輕量化降低運輸能耗，超級電容提升儲能效率

考試重點：三種材料的名稱、英文縮寫、核心特性、減碳應用場景

複循環燃氣渦輪 CCGTs

CCGT = Combined Cycle Gas Turbines，結合氣渦輪（布雷頓循環）與蒸汽渦輪（朗肯循環）的高效發電技術。

核心數據

指標	數值
燃氣渦輪效率	35-40%
CCGT 總效率	60%+（GE HA 系列達 64%）
相比燃煤減排	CO₂ 減少 50-60%
啟動時間	30 分鐘內（燃煤需 6-8 小時）

角色定位

• 淨零過渡期的基載電力，搭配再生能源調度
• 可混燒 10-30% 氫氣，未來可全氫燃燒
• 台灣案例：大潭電廠 8、9 號機，天然氣占比目標 2025 年達 50%

考試重點：CCGT 效率 60%+、比燃煤減排 50-60%、可混氫

AI 即時需量控制

MPC — 模型預測控制（Model Predictive Control）

• 建立建築物能源數學模型，預測未來 4-24 小時能耗
• 滾動式最佳化：每 15 分鐘重新計算控制策略
• 典型節能效果：空調能耗降低 15-25%

DRL — 深度強化學習（Deep Reinforcement Learning）

• Google DeepMind 將資料中心冷卻能耗降低 40%
• 不需建築物理模型，從即時數據自主學習最佳策略
• 適應非穩態環境（天氣變化、使用模式改變）

Edge AI — 邊緣運算

• 毫秒級回應，不依賴雲端
• 在設備端（控制器、感測器）直接推論
• 適用場景：電梯群控、空調即時調節、照明自適應

考試重點：MPC 預測 4-24 小時、DeepMind DRL 降低 40% 冷卻能耗、Edge AI 毫秒回應

數位孿生與區塊鏈

數位孿生（Digital Twin）

建立實體建築 / 城市的虛擬鏡像模型，用於能源模擬與最佳化。

• UBEM（Urban Building Energy Modeling）：城市尺度能源建模
• LiDAR + GIS：精確建立 3D 都市模型
• 案例：新加坡 Virtual Singapore — 全國尺度數位孿生平台

區塊鏈 / DLT（Distributed Ledger Technology）

• 碳足跡追蹤：供應鏈各環節碳排資料上鏈，不可篡改
• 碳權交易：點對點交易，降低中介成本，提高透明度
• 綠電憑證：自動驗證 T-REC 產生與轉讓

考試重點：區塊鏈用於碳追蹤與交易透明化，但不能直接減少排放

氫能前瞻技術

三色氫分類

類型	製程	碳排
灰氫	天然氣蒸氣重組（SMR）	高碳排（~10 kg CO₂/kg H₂）
藍氫	SMR + CCUS 碳捕集	中碳排（捕集 90%+）
綠氫	再生能源電解水	零碳排

三種電解技術

技術	效率	溫度	特點
AEL（鹼性電解）	60-70%	60-80°C	最成熟、成本最低
PEM（質子交換膜）	55-70%	50-80°C	快速啟停，適配 RE
SOEC（固態氧化物）	85%+	700-1000°C	效率最高，利用廢熱

氫儲運方式

• 高壓氣態：350-700 bar（加氫站常用）
• 液態氫：-253°C（航太、長途運輸）
• 化學載體：NH₃（氨）、甲醇、LOHC
• 固態儲氫：MOF 等金屬氫化物

IEA 2025 預估：2030 年全球綠氫產能達 134 GW。

考試重點：SOEC 效率最高（85%+）、綠氫 = RE 電解水 = 零碳

儲能前瞻技術

鋰電池比較

類型	特點	應用
LFP（磷酸鐵鋰）	安全、長壽命、成本低	儲能電站、電動巴士
NMC（鎳錳鈷）	能量密度高	電動車、3C 產品

新興電池技術

鈉離子電池（Na-ion）：

• 成本比鋰電池低 30-40%
• 原料豐富（鈉來自海水）
• CATL 2023 年量產
• 適合大型儲能場景

固態電池（三種電解質）

電解質	優勢	劣勢
聚合物	成本低、易加工	離子導電率低
硫化物	離子導電率最高	對濕氣敏感
氧化物	穩定性最佳	界面阻抗大

• 目標能量密度：500+ Wh/kg（鋰電池目前 ~250 Wh/kg）
• Toyota / Samsung 預計 2027-2028 年量產

考試重點：三種固態電解質的特性區分、Na-ion 成本降 30-40%

前瞻技術減碳效益量化

盤查量化基本公式：減碳量 = 基線排放 − 技術導入後排放

注意事項：

• 排放因子須使用官方公告值或國際資料庫
• 基線情境須明確定義（法規基準 vs. 產業平均）
• 避免重複計算（同一減量不得同時申報於不同範疇）

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範例考題