台灣電網韌性/簡單的家用儲能設備

出自跨校選修
於 2025年3月28日 (五) 11:07 由 林芸伍（討論 | 貢獻） 所做的修訂
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家用儲能設備

當前電價

  • 120度以下部分 每 度 1.68元
  • 121~330度部分 每 度 2.45元
  • 331~500度部分 每 度 3.70元
  • 501~700度部分 每 度 5.04元
  • 701~1000度部分 每 度 6.24元
  • 1001度以上部分 每 度 8.46元

時間電價

  • 向台電線上申請→→台電派人現場勘查設計外線→→台電施工→→完成後送電
  • 以夏月為例，尖峰時間09:00~24:00電價為5.01元
  • 以夏月為例，離峰時間00:00~09:00電價為1.96元
  • 每月總度數超過2000度之部分 每度 加 1.02
    1. 以夏日用電700度以上的家庭來說，原先1度要價6.24元，尖峰時只要5.01元，算下來1度就差了1.23元。
    2. 以夏日用電1000度以上的家庭來說，原先1度要價8.46元，尖峰時只要5.01元，算下來1度就差了3.45元。
    3. 問：如上題，每月用電1000度以上家庭，每月1000度價差多少?
    4. 問：如上題，尖峰與離峰又價差3.05元，若以離峰計算1000度，每月價差又多少?
    5. 問：為何沒人申請?

三代鋰電池的認識與分辨

  1. 第一代：三元鋰電池， 使用鎳、鈷、錳等三種元素，成本較高，易燃。
  2. 第二代：磷酸鐵鋰電池
  3. 第三代：固態電池

磷酸鐵鋰電池

磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳（石墨）作為負極材料的鋰離子電池，單體額定電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V。磷酸鐵鋰電池目前常被用作太陽能光伏蓄電池和電動車電池。

  • 磷酸鐵鋰電池的優點：單電池情況下具有更長的電池壽命，可以頻繁充放電；具有更好的熱安全性和穩定性，更耐高溫和熱失控風險低，節省電池安全設計的成本。
  • 磷酸鐵鋰電池的缺點：能量密度低於其它的鋰離子電池（如三元鋰）；低溫特性較差；充電功率小，快充承受能力差；需要更高水準的電控技術管理電池組。

介紹家用儲能設備

  1. 平時可用於
    • 儲存太陽能
    • 離峰電價
    • 露營車
  2. 如有十萬個家庭（1%）配置儲能設備，對於防備天災及戰爭均極有利。
  3. 每度電的儲能設施(磷酸鐵鋰)成本約在 1.8~2.2 萬之間。

影片：

  1. 停電神器
  2. DIY太陽能儲能並網多久回本?
  3. 省40%電費，家用儲電系統，全天離峰電價
  4. 教大家怎麼打造露營車電池
  5. 磷酸鋰鐵電瓶分解
  6. 自組磷酸鐵鋰電池最終章

充放電

原理頁

  • 電池， 最早是由伏打(Luigi Galvani)所製造， 是將本身儲存的化學能轉成電能的裝置。 其原理是利用兩種金屬活性的差異，再配合上電解質的輔助，產生電壓差，驅動溶液中離子游動、導線中電子移動，進而釋放電能。
  • 以上所述為可流動的電，是持續性的。 但是在冷冷的冬日裡，你是否曾經有被門把或是常見的物品電得莫名其妙，這其實是靜電所造成的。 由於兩種物品相對得失電子，導致物品帶了靜電，在一個不小心的碰觸之下， 產生電荷中和，瞬間有一陣酥麻的感覺從身上流過。

活動頁

  • 材料準備：
    1. 剪刀
    2. 美工刀（或鑽子）
    3. 迴紋針數個
    4. 廣口的塑膠瓶或寶特瓶 (需要特定罐子)
    5. 鋁箔紙
    6. 塑膠吸管（或 PVC 管）
    7. 廚房紙巾（或餐巾紙、衛生紙、乾抹布）

🧪實驗步驟： 【製作萊頓瓶】

  1. 把迴紋針的一端拗直，並且在尾端折出一個彎鉤。
  2. 於瓶蓋中間挖個小洞，洞口為可以讓迴紋針穿過去的大小就可以了。
  3. 將迴紋針凹有彎鉤的一端穿過蓋子。迴紋針要可以卡在瓶蓋上。
  4. 彎鉤處再接上數個迴紋針，蓋上蓋子後，垂下來的長度需要碰到瓶子底部。
  5. 剪兩塊大小比瓶子底部還要大的鋁箔紙，其中一塊平舖在瓶內底部、另一塊包覆在瓶外底部。
  6. 將瓶蓋鎖回瓶子，完成萊頓瓶。

【充電萊頓瓶】

  1. 用塑膠吸管和衛生紙摩擦，再用塑膠吸管接觸瓶子迴紋針頂端。多重複幾次，就可以儲存到一定的電量。(使用 PVC 水管效果會更好一些唷)
  2. 將剪刀的尖端一端抵住外圍鋁箔，另一端緩緩靠近萊頓瓶迴紋針頂端。
  3. 這時就可以看到放電產生的電弧還有聽到聲音。這個是電流碰撞空氣產生的光和聲音。
  4. 可以在電子材料行買氖燈。將萊頓瓶重新充電後，用氖燈連接萊頓瓶迴紋針頂端與外圍鋁箔，試試看儲存的電能不能點亮它。

【競賽】

  1. 讓 LED 發亮
  2. 串接 LED 燈，看最多亮幾個燈
  3. 影片(點亮 LED): <videoflash src='http://jendo.org/uploadFiles/跨校選修/205/LED.mp4' type=html5 width=425></videoflash>

參考文獻

  1. 電池的歷史與原理 https://pansci.asia/archives/49399
  2. 靜電產生器 科學教育月刊 第 350 期 P37~42
  3. 萊頓瓶的製作與電的儲存【2021 科普列車】
  4. <VideoFlash>7-YO7g9mNdQ</VideoFlash>

家用電器功率

原理頁

  • 功率是什麼！？
    • 功率定義為能量轉換或使用的速率，以單位時間的能量大小來表示，即是作功的效率。
    • 功率的國際標準制單位是瓦特(W)，名稱是得名於十八世紀的蒸汽引擎設計者詹姆斯·瓦特(James Watt)。
  • 瓦特表
    • 為測量電功率的儀表，亦稱功率計，主要由電流線圈與電壓線圈組成，用於量度整體電路或某負載之輸出功率大小。當電流線圈所產生之磁場與電壓線圈所產生之磁場交互作用時，即

產生與電功率成正比之電磁力而使指針偏轉，因此利用瓦特表計可直接測出負載的電功率。(科工館典藏)

活動頁

  • 材料準備：
    1. 微電腦智慧插座
    2. 數種家電 (吹風機、 USB 快充豆腐頭、 循環扇….等， 共 5ˋ種)
    3. 紀錄大海報 (或是現場有可書寫大電視)

🧪實驗步驟： 吃電怪獸在哪

  1. 每組先到前方拿取一個電器，帶回後進行量測
  2. 需要量測:最大即時功率(Watt)、電流(CUR)、電壓(VOLT)、頻率(FREQ)、3分鐘消耗度數(kWh)
  3. 每5分鐘更換一次電器
  4. 上台寫下各組觀察到的數據


探究問題

利用離峰與尖峰電價差，能怎麼「福國利民」？

Ans: 利民：吸收投資設備的成本，可以有更多經費建置家用儲能設備(磷酸鐵鋰電池)
福國：減少電廠的總量，減少對環境的影響，減少政府支出，讓國家運作更有彈性

目前家用儲能設備每度成本多少？

Ans: 目前電芯每度大約3000元，電池每度8000元。

如何讓家用儲能設備同時支持「家庭電力備援」與「露營」？

Ans: 讓設備增加可移動性，比如說改成行李箱或手提。

台灣電力的長遠未來

  1. 地熱：台灣地熱潛能約30-40GW，其中淺層資源約1GW，深層資源須突破技術挑戰，透過增強型地熱系統（EGS）等技術開發，具巨大發展潛力。
  2. 黑潮：黑潮在台灣海域的可能開發能量估計約50GW，實際發電潛能全年平均約5.5GW。其中冬季達10GW，夏季約4GW，為穩定的能量來源。
  3. 太陽能
  4. 小風力發電
  5. 小水力發電
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