煉鋁業撐能源儲存，德國最大鋁廠要成為虛擬電池

【Technews科技新報】煉鋁業耗用大量能源，過去一向被視為電網的沉重負擔，不過，許多學者專家很早就提出，煉鋁大量耗電的流程若能智能調控，反而能成為「虛擬電池」，充當電網的穩定力量。如今德國最大鋁廠三鋁（TRIMET Aluminium）即將把這項理論付諸實行，為德國電網提供高達 112 萬度電力儲存容量的虛擬儲存資源。

虛擬儲存可說是能源儲存的能源效率最高的一種儲存方式，由於不涉及真正的儲存能源與釋放，虛擬儲存的「儲存效率」可高達 90~95%，當德國積極發展可再生能源，需要處理所謂可再生能源的不穩定問題時，虛擬儲存資源成為絕佳解決方案，比起真正的能源儲存技術，如俗稱「風穴」的高壓空氣儲能，或是電力轉換為天然氣的化學儲能，都更有經濟效益。

在各種能源儲存的解決方案中，煉鋁業更佔據相當好的戰略地位。煉鋁廠身為超級用電大戶，往往原本就直接接在電網的高壓網路中；相對的，若要建立大規模電網級能源儲存設施，譬如電池技術或「風穴」，還得興建連結到電網的輸配線路。煉鋁廠作為虛擬能源儲存，完全沒有新建高壓輸配線路的必要。

每煉出一噸的鋁，要耗費 1.4 萬度電力，可見其用電之鉅，三鋁身為用電大戶，先前就已經配合德國電力網路的需求反應計劃，當電力尖峰供給緊繃時，暫時將煉鋁爐離線，減輕負載。如今更進一步，將以虛擬電池系統和電網供需更緊密結合。

三鋁與北萊茵西伐利亞洲的伍珀塔爾大學技術合作，開發可調控供電卻能維持煉鋁電解槽能源平衡的技術，讓電力供應的改變不會影響電解槽內部磁場平衡，如今規劃投入 2 年期的工業級前導示範計劃，斥資 3,600 萬歐元，在其埃森煉鋁廠一條生產線上，改造 120 座煉鋁爐成為可上下調整用電量 25% 的虛擬電池。

煉鋁爐啟發液態金屬電池的研發

改造後的煉鋁爐因應電力網路的供需，隨時可調撥調整使用，不僅成為電網穩定的一大利器，本身也能緩衝電網的意外波動，可說一箭雙鵰。此次前導計劃改裝完成後，其虛擬儲存的能力，相當於一座中等規模的抽蓄水力發電廠。三鋁表示，若把德國四大煉鋁廠都改裝成虛擬電池，將擁有相當於德國三分之一抽蓄水電的儲能能力。

三鋁如今仍是家族企業，業務也還在成長，2015~2016 財務年度生產 77.5 萬噸鋁，較前一年增產 5%，每年用電量高達 1,000 億度規模，三鋁為了加入保護地球的行列，積極進行多種環保節能與綠能措施，包括回收 95% 的生產廢料再制，並在漢堡的煉鋁廠興建 3 架風力發電機。進行這次前導計劃的埃森廠，每年生產 30 萬噸鋁塊，也是當地最大工業僱主，虛擬電池成為埃森用來爭取 2017 年歐洲綠能首都的示範計劃。

煉鋁爐過去啟發了液態金屬電池的研發，美國新創事業 Ambri 就是從煉鋁爐得到靈感，因為煉鋁的過程等於儲存大量電力，而反轉煉鋁的過程，則可以放出所儲存的電力，使煉鋁槽本身就相當於高能量密度電池，Ambri 因此有了液態金屬電池的靈感，不過液態金屬電池使用上有諸多限制，例如不可搖晃，否則內部金屬分層若被打破，會引起短路而起火或爆炸，因而無法用本地震帶，又必須讓金屬處於熔融態，不僅提高製造與維護上的成本，也有潛在危險。

Ambri 雖然積極嘗試各種不同的金屬配方，以降低成本，但是至今仍未能推出具有經濟效益的產品。如今倒是煉鋁業本身先把煉鋁爐做為虛擬電池應用，比起設置液態金屬電池設備為電網及能源儲存設施，直接使用虛擬電池技術，更為經濟實惠。

三鋁的努力，也可給我們一個啟示，隨著各種需求反應、虛擬電池等等智能技術的發展，用電大戶並非只能是電網的沉重負擔，也可以成為電網的穩定力量。調節電網需求，並非一味追求擴增總發電容量，與需求端更緊密的連結，讓電網更智慧化調控，更有效率的應用資源，會是快速、省錢，又有效的辦法。

（首圖來源：TRIMET Aluminium）

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國立台灣大學醫學系畢業，從事翻譯、圖文創作，關心歷史、財經、科技產業，於PTT擔任架空歷史板板主，著有《海角七號電影小說》、歷史小說《明騎西行記》，歷史著作《橡皮推翻了滿清》。

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