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工研院與中鋼攜手發表廢熱回收成果

2012年10月01日

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廢熱回收也可以用在手機充電!工研院「TEMM熱電材料與模組技術」可應用在野外求生,將烤火燃燒所產生的「熱」,透過熱電模組轉換成"電",做為USB電源,供夜間照明亦或手機及衛星導航充電之用。本技術在今年7月甫獲「全球百大科技獎」肯定。



工研院與中鋼共同發表「TEMM熱電材料與模組技術」應用在中鋼300°C以下低溫廢熱回收成果,整年可提供1728度發電量,也使現場作業環境由50℃降至30℃;未來中鋼全面應用預估可直接減廢95 G 大卡/年,產電1.1億度,相當於減少14萬噸CO2排放(減廢+產電),約等於185座大安森林公園。

這項技術在在經濟部技術處科技專案支持研發下,今年7月甫獲「全球百大科技獎」肯定,並已在中鋼公司加熱爐壁建置200W級的小型示範熱電發電系統,在經模組效率提升及系統最佳化設計後將陸續擴大應用至中鋼其它爐體及廠區。「TEMM熱電材料與模組技術」材料製程易於量產,具成本競爭力,模組運作無噪音,安全可靠,維護成本極低,除在鋼鐵廠適用外,也將擴大在石化、水泥、陶磁等產業進行廢熱回收應用,提昇相關產業能源使用效率,推動台灣產業節能減碳,邁向新應用階段,強化市場競爭力。

工研院材化所蘇宗粲所長表示,近年來二氧化碳減量及節能已成為全球趨勢,加上熱電材料特性與熱電模組發電性能顯著提升,美日歐等國均積極投入工業廢熱及汽車廢熱等回收應用開發,以有效將工業廢熱回收,大幅降低二氧化碳排放量;全球目前熱電產品應用約有5億美元市場規模,預估2020年達30億美元,是一極具發展潛力的新興市場。雖然目前已有汽電共生及廢熱鍋爐等高溫工業廢熱回收技術在使用,但佔絕大部分的300°C以下工業廢熱卻無有效的回收技術,以二氧化碳排放量較大的汽車、石化、鋼鐵、煉油及水泥等產業來看,雖已盡力進行廢熱回收,仍有相當高比例的低溫廢熱藉由煙道或爐壁排至大氣中,無法完全回收,若利用熱電發電技術進行廢熱回收,將可大幅減少台灣碳排放量,還可兼具產生電力及節能功效,對產業競爭力有提昇作用。

蘇宗粲進一步指出,工業廢熱具有在地性,無法類似水或電可以流動聚集回收,往往需要在熱源產生處就地回收,目前鋼鐵、石化、煉油、水泥等產業均在高溫廢熱採用空氣預熱、廢熱鍋爐、汽電共生等系統回收,但這些系統因體積大,受限於空間及規模,無法在小空間區域進行廢熱回收。工研院甫獲全球百大科技獎肯定的「TEMM熱電材料及模組技術」是一針對低溫廢熱開發的中小型系統,利用模組上下兩端溫差發電, 適用於溫度低於300℃之廢熱源回收,可與汽電共生及空氣預熱互補。發電系統規模可由mW、W至KW等級,具有高度彈性,無噪音,維護成本低,安全可靠,適合分散式電源供應,較不受天候影響, 可24小時運作,已與中鋼、水泥廠與石化廠進行試安裝運行,已具初步成效。

中鋼公司王錫欽技術副總表示,面對日新月異的節能技術發展,中鋼持續和國外鋼廠進行節能交流,並採用最佳的製程可行技術進行各項節能措施;在廢熱回收方面,目前年度廢熱回收率約35%,約節省3,697G大卡,與國際頂尖鋼廠成效相當。工研院回收中低溫廢熱的熱電技術研發相當領先,中鋼自98年起即與工研院在加熱爐壁進行小型應用回收合作,期望透過工研院領先的「TEMM熱電材料與模組技術」,結合中鋼獨特的熱源產業特性及具備材料、熔煉及熱場分析的核心技術,建立中鋼的熱電發電技術,預期使中鋼低溫廢熱回收比例從現階段之0%提高至20%以上,達到節能、減碳與減廢之三重功效。

工研院「TEMM熱電材料與模組技術」可回收溫度300°C以下的工業廢熱,採用碲化鉍系列熱電材料,運用奈米結構提昇特性,在熱端溫度230°C時,轉換效率達6%;且材料製程易於量產,具成本競爭力。目前已與中鋼公司進行低溫熱電模組之技術合作, 將於加熱爐爐壁及鍋爐排氣等300°C以下低溫廢熱場上,規劃建置10kW容量之熱電發電評估系統;未來中鋼全面應用預估可直接減廢95 G 大卡/年,產電1.1億度,相當於減少14萬噸CO2排放(減廢+產電),約等於185座大安森林公園。這項技術未來可拓展至金屬業、石化業、水泥業、造紙業、焚化爐、車輛船舶等廢熱發電應用,創造我國新興產業,同時具減廢、減碳及產電產能之效果。




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