2011/12/05
經濟部能源局
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▓整輯╱圖片提供：汪婉宜、鄭耀宗
固態氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell, SOFC）是一種利用固態陶瓷材料做為電解質的燃料電池技術，具有高效率、適用燃料多樣化與不需使用貴金屬做催化劑等優點，此外，運轉時的高溫也可應用於增加發電效率或熱源供應。小型裝置可用於家用熱電系統，中型裝置可做為醫院、旅館的分散式電源，大型裝置則可做為發電廠等，應用範圍及市場極廣，國際上相關產品及技術研發亦逐漸增加，為未來燃料電池市場主力之一。本文目的為瞭解主要發展國家針對SOFC的政策、成立的機構及其銷售市場規模，以提供臺灣在發展SOFC政策、補助方案上的參考。
國際發展現況
◎美國
國家能源科技實驗室（National Energy Technology Laboratory, NETL）為美國負責推動SOFC研究發展的部門，為讓產業、學校及研究機構更緊密地合作，NETL成立固態能源轉換聯盟（Solid State Energy Conversion Alliance, SECA），SECA計畫目標有以下3項：降低SOFC製造成本與發展煤碳氣化、燃料電池複循環發電系統（Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle, IGFC）與核心技術研發等。
美國政府在SECA組織中負責管理與協調研究團隊之合作、決定技術發展優先次序及方法，另有廠商組成的產業團隊，及由學校、國家實驗室、小型企業與研究機構組成之核心技術開發團隊。當中產業團隊負責硬體設備及市場滲透等議題，主要參與成本降低研究計畫與IGFC開發計畫；核心技術開發團隊則依據不同議題，合作進行應用技術開發。核心技術計畫之發明，由所有計畫成員共享，透過智慧財產權條款，使參與計畫之廠商團隊分享成果，加速研發進展。
根據2010年SOFC全球市場報告資料顯示，2007年美國市場SOFC銷售額為543萬美元，2008至2010年的銷售額分別為：791萬美元、1,112萬美元及1,527萬美元。以目前銷售量狀況推估，預計在2015年時，銷售量將達到4,680萬美元。
由於全球對於SOFC裝置的需求仍在擴大，美國持續進行SOFC系統開發，預計在未來5年內會有大型電力公司參與研究，嘗試使用SOFC代替原有發電方式；再者，美國有許多SOFC主要研發廠商，持續研發及競爭的結果，驅使SOFC市場發展。雖然日前SECA遭到國會刪減預算，但在未來仍具有SOFC技術的領先優勢。
◎日本
SOFC技術由日本獨立行政法人新能源產業技術總合開發機構（New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO）負責推動。SOFC研究屬於NEDO燃料電池與氫氣技術開發架構之下的子題，主要研究項目有「SOFC系統重點技術開發」和「SOFC實證研究」，介紹如下。
一、SOFC系統重點技術開發
目前系統的耐久性、可靠度仍未經驗證，成本亦偏高，此計畫之目的即結合企業、研究單位及大學參與基礎研究與重點技術開發，尋求上述問題之解決方案。計畫期程自2008年起，為期5年，過去3年累計為36億4,500萬日元。
二、SOFC實證研究
為瞭解SOFC系統設置在一般家庭的實際負荷環境中可能產生的問題，並設法改善。透過此計畫可蒐集運轉數據，分析系統改善關鍵技術，解決可能產生的問題，為將來商業化做好準備。計畫期間自2007年起至2011年，共計4年，預算合計約為29億4,800萬日元。
據2010年SOFC全球市場報告分析，2007年日本市場SOFC裝置的銷售額為633萬美元，直至2010年的銷售額為1,578萬美元，約為2007年市場之2.5倍，以目前銷售量狀況推估，預計在2015年時，銷售量將達到4,562萬美元。
日本在歷經福島核災後，雖無法立即廢核，但能預見日本評估未來能源發展時，勢必增加替代性能源之比重以取代核能。另外，日本目前是全球SOFC示範運行規模最大的國家，目前示範運行計畫即將結束，預估2012年開始制定相關標準，雖然日本研究SOFC起步較晚，但在政府支持、補助政策及產業合作下，相信未來發展性絕不遜於美國和歐盟。
◎歐盟
歐盟在SOFC應用技術研究上，以一整合型框架計畫凝聚各界資源，達到最大研究效益，自FP5（Framework Program 5）即開始補助SOFC技術研發與商業化相關研究，補助項目包括：可靠度提升、系統及材料開發、成本降低、模擬研究等。FP6進一步針對定置型應用改善材料以降低劣化、成本降低、低溫SOFC系統、發展MW級SOFC系統、小型熱電共生系統與量產技術等。目前FP5、FP6計畫均已結束。研究在FP7（2007至2013年）繼續進行，18個相關的計畫已獲得補助，進行內容包括：製程方式選擇、燃料循環管理、示範運行、可靠度分析等。
整體歐盟市場於2007年的銷售額為1,285萬美元，至2010年時，市場銷售為3,567萬美元，成長了2.7倍，並預估在2015年時達到1億216萬美元，預估成長約為2007年的8倍。
於歐盟市場中，又以德國、英國、法國及義大利之銷售為大宗。於2007年，德國在整體歐盟市場銷售額占37.35％、英國為28.25％，至2010年，德國占歐盟市場的比例為42.36％，上升5個百分點，而英國卻下降1.87個百分點為26.38％。可以觀察到歐盟市場主要以德國為主，預估德國市場到2015年的銷售額將會提升至4,197萬美元左右，主導歐盟SOFC市場的成長，其餘如英國、法國則是持續穩定其市占率，分別為26.94％及18.47％。
雖然示範運轉的啟程略晚於美國及日本，但歐盟在技術及材料研發上具有深厚基礎，近幾年內開發進度大幅超前，此外，歐盟重視綠能能源發展，期望以新能源取代原有碳能及核能發電廠，促進SOFC技術研發及示範運轉之進行，希望未來能趕上SOFC產品商業化的腳步。
結語
臺灣SOFC技術發展與各國相比，在進程上有相當的落差，多數國家已開始進行示範運轉計畫，並預計結束後著手制定產品相關安規及標準，甚至進入商業化階段。而目前臺灣SOFC市場尚處於研發階段，主要由核研所開發SOFC，其餘尚有高力、保來得、康舒等公司參與美國Bloom Energy組件之生產與供應。因此，在瞭解各國政策、市場之後，未來建議政府制定相關政策，扶植學界、國家級實驗室以及產業界對SOFC相關研究，若能在材料研發上有所突破，加速SOFC的產出，將有助於增加臺灣產業在SOFC市場的利基。（作者任職於台灣經濟研究院）
關鍵字：固態氧化物燃料電池,SOFC,國際發展,研發計畫