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前瞻技術脈動：能源技術(202521)

關鍵字：電網模型；低碳氨；哈柏法；閃電；風力渦輪機；氣球系統；太陽能；
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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8月22日
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圖、前瞻技術脈動：能源技術(202521)
 
彈性且永續的電網模型
德州大學奧斯汀分校的研究人員正進行一項突破性計畫，目的是要提高電網變壓器的性能和壽命。變壓器故障會引發大範圍停電，嚴重影響電網穩定性和經濟生產力。現有的變壓器絕緣材料雖然是優秀的電絕緣體，但同時也是熱絕緣體，容易導致變壓器過熱並引發故障。研究人員正在研究高導熱紙，通過在傳統紙漿材料中摻入氮化硼(boron nitride)奈米顆粒來提高導熱性，進一步改善散熱效果，延長變壓器的壽命。藉由力用NSF資助的Stampede2超級計算機，研究人員成功模擬並預測了熱性能，發現即使是導熱性的適度提升，也能將內部熱點溫度降低5到10°C，足以使變壓器壽命延長兩到三倍。這項研究對於建立更具永續性、可靠性和韌性的電網具有重大意義，並且該材料還可應用於人工智慧、交通運輸和下一代晶片包裝等領域。
參考來源:Transformers: Cooler side of the grid. NSF. 2024/07/02

低碳氨為農業和氫運輸提供綠色替代方案
澳洲皇家墨爾本理工大學(RMIT)的研究團隊開發出一種新型氨合成方法，利用液態金屬催化劑來降低生產過程中的能量需求和碳排放。傳統的哈柏法(Haber process)生產氨雖然有效，但高能耗和高碳排放問題亟待解決。研究中顯示，新方法使用的銅和鎵催化劑比目前技術中使用的貴金屬便宜且更為豐富，且有效性相當。研究結果表明，這種新技術不僅適合大型工廠，還可以在小型的分散式生產系統中應用，有助於降低運輸成本和排放。此外，這種綠色氨生產技術也有望與氫能技術結合，支持無化石燃料的能源轉型。
參考來源:Low-carbon ammonia offers green alternative for agriculture and hydrogen transport.TechXplore.2024/09/19

避免雷擊損壞風力渦輪機
新的研究發現安大略湖附近的風力渦輪機如何加劇湖效應風暴中的閃電。研究團隊在暴風雪中釋放了配備測量設備的氣球，來測量閃電和風力渦輪機之間的關係。這些湖效應風暴在冷空氣經過溫暖水面時形成，導致大雨和局部雪暴。研究團隊還在當地部署了16個感測器來檢測閃電，這項研究有助於改善天氣預報並保護風力渦輪機免受損害。
參考來源:When lightning strikes, check for wind turbines. NSF. 2024/07/23

氣球系統能為地面提供在地化的太陽能電力
設計了一種氣球整合光伏系統(BIPVS)，將太陽能板懸掛在混合氣體氣球下方，透過光線集中技術高效發電，並用電纜將電力傳送至地面        來自瑞典和中國的研究團隊開發出一種氣球整合光伏系統(BIPVS)，以解決高緯度地區積雪不利於太陽發電的問題。這種系統由充滿空氣與氦氣的混合氣球組成，頂部透光材料可聚焦太陽光，底部則進一步集中光線，增加太陽能板的效率，並保護其免受雨雪侵害。電力透過電纜傳至地面，氣球高度設計為避免遮蔽。同時，研究團隊利用模擬測試發現在全球五大城市的平均月產電量可達3.5至4 GWh，並可透過多個氣球同時運作滿足更大需求。(993字；圖1)
參考來源:Balloon system can produce localized solar electricity for the ground below. TechXplore. 2024/11/30
 

 
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