前瞻技術脈動：能源技術（202510）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年4月18日

圖、前瞻技術脈動：能源技術（202510）

核融合紀錄為商業反應爐鋪平道路
實現可持續的商業規模核融合能量生產，不僅需要實現融合，還需要在大型反應爐中持續維持融合能量的存在，並且能承受類似太陽核心的巨大壓力。

由Princeton Plasma Physics Laboratory研究團隊為核融合反應爐創下了新的持續時間記錄，為實現商用核融合能源鋪平了道路。該團隊的WEST(W Environment in Steady-state Tokamak)反應爐使用鎢(tungsten)內層，可持續反應達六分鐘，且其中心電子(central electron)溫度達到4 keV。位於法國的WEST反應爐是Tore Supra托卡馬克(tokamak)的改良版本，可達到5000萬°C的電漿(plasma)溫度，並在電漿密度為兩倍的情況下，額外產生15％的能量。使用鎢的意義在於它與石墨(graphite)相比吸收的燃料較少，但在冷卻等方面仍存在挑戰。該突破展現了產生比消耗更多能量的實用核融合反應爐的進展，為未來能源解決方案的關鍵一步。
參考資料：Fusion record paves way for commercial reactors. New Atlas. 2024/05/14.

火山灰：用於太陽能儲存的最便宜電池
在聚光太陽能熱發電廠中，經常使用熔鹽(molten salt)，因為它具有良好的熱性能等優點，但熔鹽腐蝕、鹽凝固和高生產成本等造成挑戰。

由University of Barcelona研究團隊發表於《Journal of Energy Storage》期刊的研究成果指出，該團隊發現，雖然火山灰通常被視為火山噴發的廢棄物，但其獨特的特性使其成為聚光太陽能熱發電(concentrated solar power, CSP)系統中熱能儲存(thermal energy storage, TES)的理想候選材料。透過大量測試，研究團隊發現火山灰具有出色的熱導率(thermal conductivity)和熱容量(heat capacity)，在經歷多次加熱和冷卻循環後仍保持穩定。當與熔鹽結合時，火山灰不僅可減輕鹽對設備的腐蝕作用，還可防止鹽的凝固，為能源儲存提供了高效且具有成本效益的解決方案。該創新方法可顯著減少對傳統熔鹽熱儲存系統的依賴，為聚光太陽能熱發電廠中的再生能源儲存提供了永續且經濟實惠的替代方案。此外，火山灰與直接「開放接收器」(open receiver)系統相容，可實現高溫運轉和高效的熱電轉換，進一步增強了其作為可行能源儲存解決方案的潛力。
參考資料：Volcanic ash: The cheapest battery for solar energy storage. New Atlas. 2024/05/14.

科學家運用太陽能取代化石燃料產生超過1,000°C的熱
瑞士聯邦理工學院的研究團隊開發出一種利用太陽能產生高溫的新方法，有望取代傳統上使用化石燃料的工業流程。研究團隊使用合成石英這類半透明材料，吸收射入的太陽光，並透過巧妙的設計，讓熱能被限制在需要加熱的物體上，達到「熱陷效應」。這種方法成功讓材料達到1050°C的高溫，遠高於以往利用太陽能加熱的極限。研究團隊指出，這項突破性的技術有望應用於玻璃、鋼鐵、水泥等工業製程的清潔能源替代方案，減少對化石燃料的依賴並降低碳排放，相關研究成果已發表於《Device》期刊。
參考資料：Scientists generate heat over 1,000°C with solar power instead of fossil fuel. TechXplore. 2024/05/15.

浮動光伏發電將可防止非洲未來過度依賴水力發電的風險
非洲國家對水力發電的過度依賴帶來環境和社會風險，並可能導致能源供應的不穩定性。

米蘭理工大學的研究人員進行了一項研究，探討浮動光伏(FPV)系統在非洲國家未來能源供應中的潛力，並將其結果發表在《Nature Energy》期刊上。研究中發現，浮動太陽能農場可以有效減少非洲對水力發電的依賴，並可能作為更可靠的能源供應。研究重點包括評估FPV的經濟可行性和與水力發電技術之間的權衡與協同效應，特別是以Zambezi River流域為例。結果顯示，FPV在成本效益和對長期環境變化的適應性方面優於傳統水壩建設。此外，FPV還能在重新分配水資源優先次序時，補償水力發電的潛在損失。本研究可望引導非洲未來的能源政策和投資，推動更多使用FPV系統，以降低相關的風險。(1290字；圖1)
參考資料：Floating photovoltaics could limit Africa's future reliance on hydro-generated energy. TechXplore. 2024/05/17.

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