2010/09/05
經濟部能源局
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▓撰文：顏貽乙 ▓圖片提供：鼎佳能源（股）公司
經濟部能源局為解決日益窘迫之能源與環境問題，推出燃料電池示範運轉計畫，中華電信率先響應節能減碳之新技術導入，於新竹縣尖石鄉馬美機房導入燃料電池系統應用於機房備援電力，並與燃料電池製造商鼎佳能源（股）公司於今（2010）年7月22日共同舉辦啟用典禮，開啟我國電信機房邁向節能減碳的新時代。
電信機房節能潛力大
電信機房的設備大致上分為電信交換設備、傳輸設備與寬頻設備，加上必要的照明安全設備外，機房的空調冷卻與備用電力設備也是目前機房的標準配備。過去在電價相對便宜的時代，國際間很少在電信機房之能源損耗多所討論，多數國家也任憑裝置耗能電信設備。隨著能源議題發酵，總部設立於英國並獲得主要國家領袖支持之國際性團體「氣候組織（The Climate Group）」，致力於推動低碳經濟發展，於2009年發表行動產業的綠色宣言，該宣言希望每年快速成長之電信產業包含機房設備也能具體貢獻節能減碳的效益。隨著行動電話的快速增加，該機構概估國際現有行動電話達到50億支，預期2020年之裝置量可達到75億支，顯然提供通話之機房設備還會大增。
經由「氣候組織」之分析報告指出，機房之空調電力占其總電力消耗的五分之二以上，此部分主要是為了維持機房設備在低溫下運轉。一般概估，1座5kW之電信機房其空調冷卻所需電力約在2.5～4kW，其年空調電力之二氧化碳排放量預估達14噸左右。經由「氣候組織」倡導之行動產業綠色宣言後，機房的電信設施原耐溫約25℃者將全面替換成可耐溫到45℃之規格，此溫度低於環境溫度，如此一來，空調冷房可改採低耗能之通風冷卻即可，當機房全面停用冷房設備後之節能省碳效益將會很可觀；另大量鉛酸電池的使用所造成之環境影響成為各國相當棘手的問題，由於鉛酸電池不耐高溫，藉由燃料電池的採用取代具含大量重金屬之鉛酸電池，燃料電池也將成為環保的大功臣，效益亦相當可觀。
備用電力問題vs.燃料電池
現有機房之備用電力大致上有鉛酸電池與柴油引擎發電機兩者，鉛酸電池需要長期保持在低溫環境下方能維持理想壽命，因為高溫將導致電力容量快速衰減，這也是機房冷氣設備重要的考量，惟鉛酸電池材料為具神經毒性之重金屬鉛與高污染之硫酸，但因鉛酸電池較便宜，仍受到大量使用。鉛酸或較貴之鋰電池，都會因高溫折損電池壽命，未來機房去除冷氣設備，若仍沿用蓄電池做為備援電力，蓄電池更換頻率將會大增，導致更大的環境污染隱憂。至於柴油發電機，因為其所需要之保養頻率相對高，因欠缺保養而失效的問題相當多見，穩定與可靠率對於類似需要高品質之機房電力相當重要，為此，很多大型機房同時配置蓄電池與柴油引擎發電機，多層保障。
為解決前述問題，燃料電池成為更替的極佳選擇。燃料電池可以在高溫或低溫之環境下運轉，未來即使電信機房設備全面更改為可耐受較高溫，因燃料電池替代蓄電池的使用，容量壽命不再是問題，機房可全面採用通風散熱取代現有空調機，加上燃料電池氫氣可以換裝補給延續備用電力運轉時間，可同時取代柴油發電機。
電信機房用燃料電池備用發電系統啟用
由經濟部能源局輔導國內廠商進行的「電信機房用燃料電池備用發電系統」，位於新竹縣尖石鄉山區之馬美部落，該示範系統於今年1月底完成電池進駐安裝，經過遠端監控之設計安裝及穩定運轉測試後，於5月起正式運轉，惟為了維持現有機房內已設置之蓄電池壽命，測試驗證時該機房之冷氣仍維持正常運轉（現階段機房冷氣仍維持由燃料電池供電運轉，未來待鉛酸電池確認退出後，將可考慮同時退去冷氣設備），因此台電電力斷電時，電力供給仍透過不斷電UPS功能，將燃料電池約48V直流電力轉為交流電力供冷氣運轉，由於原機房之交流端SMR所需之電力持續供給，機房內鉛酸電池可完全閒置。下一階段待確認鉛酸電池可完全閒置後，相信電信業者必然會將鉛酸電池完全淘汰卻除，也因鉛酸電池不再是冷氣機電力持續冷房的因素，隨後冷氣機電力將可考慮跟隨鉛酸電池閒置或完全淘汰卻除。
燃料電池與氫氣設計安裝簡介
該示範地點之燃料電池系統特色包括：一、高自製比例，電池組為國內廠商設計製造，其關鍵零組件亦大量使用國內生產之產品，符合能源局扶植並創造國內產業聚落之政策目標。二、該系統專為機房設計，除發電機外，主要設備為氫氣鋼瓶，由於馬美位於山區內，遇天候因素造成斷電之修復時間極長，需要備用之時間遠高於一般電信機房至少維持8小時不斷電之需求，因此，該機房特色為氫氣鋼瓶設置量相對較多。氫氣則分成兩個部分，交替供給，當一半之氫氣用完時，另一半氫氣鋼瓶將可自動接續供給，此時可以有充分時間置換使用完之鋼瓶，確保電力不中斷，這也是燃料電池長時效所帶來的效益。
至於一般人擔憂燃料電池所使用氫氣之安全性，相較於日常家庭使用之瓦斯及汽油而言，氫氣被視為相對安全，原因包括：
一、氫氣輕，上升極快，在空氣中很難形成具足夠之點燃條件的濃度。氫氣比其他氣體安全的主要原因為密度低，一旦氫氣外洩，很快的氫氣將會往上擴散被大量的空氣稀釋，因此不會累積濃度。
二、氫氣在發生燃燒時，火焰係向上浮升，離開氫氣洩漏源，與汽油燃燒時形成燃燒池不同。且從奧運期間大量使用燃料電池車做為選手載運之工具，可以說明氫氣安全性應用已具相當的成熟度。
馬美機房除了既有之燃料電池系統安全設計外，另採用燃料電池關斷與常閉式氫氣防漏安全閥連動設計，以及氫氣偵測感應裝置與常閉式氫氣防漏安全閥連動設計；其次，氫氣鋼瓶皆由氣體公司經定期合格安全測試，具安全認證，符合相關法規設置，包括公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法與高壓氣體勞工安全規則。
帶動企業社會責任
節能減碳做環保救地球，是大家耳熟能詳的共同宣言，不僅個人、政府在做，企業也善盡社會責任，早已努力在進行。例如中華電信早在20年前即已開始關注燃料電池議題，方能與合作廠商在多次技術研討與現場勘查後，即敲定尖石鄉馬美機房做為燃料電池發電系統之示範運轉場地，而藉由該示範案之完成，能源局亦可發揮引領企業文化改變之風潮，讓台灣更加環保，成為更具責任感的地球公民。（作者任職於鼎佳能源公司）