以熱情驅動直流電未來 區域性直流電網可節省高達 20% 的能源,不僅能直接儲存發電量,更能降低建置所需的資源用量。
直流電雙傑
他們是菲尼克斯電氣直流技術的門面擔當。Martin Wetter 和 Christian Helmig 堅定支持菲尼克斯電氣的「全電力社會」願景。他們深信,直流電將為實現永續能源轉型貢獻關鍵力量。
直流電無所不在
在日常生活中,我們其實隨時都被直流電壓包圍著。Martin Wetter 解釋:「從洗衣機、智慧型手機到汽車電子設備,任何有顯示器的電器都使用直流電。幾乎所有的電動驅動裝置通常都靠直流電運作。每顆電池儲存的也都是直流電。只有極少數設備,像是老式烤麵包機或熨斗,才會直接使用交流電。」
Christian Helmig 補充說明:「隨著再生能源發電(特別是太陽能)的普及,直流電壓再次成為熱門議題。不論是太陽能板還是風力渦輪機,捕獲的能源最初都會轉換成直流電。而在電動車中,正是靠直流電池來驅動車輪。」
菲尼克斯電氣 All Electric Society Factory 屋頂太陽能電場
直流電的優勢
這些實證論點為 Thomas Alva Edison 的後繼者們提供有力佐證:效率、可儲存性與資源節約。顯而易見的是,每次能源轉換都會有一部分以熱能形式損耗。當電力由風力或太陽能產生時,最初是以直流電壓形式存在。若將其轉換為交流電,會「消耗」約 20% 的原始能源。而若維持直流電系統,這些損耗便可完全避免。
第二大優勢是能量回生技術,亦即利用多餘的動能。創新經理 Wetter 補充道:「直流電系統特別容易實現這點, 這不僅對電動車至關重要,在高架倉儲系統和工業機器人等眾多工業領域也同樣關鍵。當物體減速時,能量就能被回收。」 他強調:「因此,效率問題正是推廣直流電應用的核心議題之一。」
充電站將直流電輸送至電動車的驅動電池
「直接儲存能力」是另一大優勢。電池儲存的能量本就是直流電, 因此,直流電系統無需轉換即可直接儲存或提取能量, 不僅降低系統複雜度,還能提升整體效率。
此外,直流電系統更節省資源,由於所需的銅導線截面積大幅減少,從材料使用階段就開始節約。而所需的連接功率(即電網營運商依合約提供的電能量),更可比傳統交流電連接減少約三分之二。Christian Helmig 直言:「在機器尚未運轉前,就能立即省下可觀成本。」
Martin Wetter 博士解釋交流電的優點
交流電的優勢
交流電在長距離電力傳輸方面具有顯著優勢。Wetter 博士解釋:「若要傳輸特定功率,需考慮電流與電壓的乘積。當需要傳輸更大功率時,就必須提高電流或電壓,或同時提升兩者。然而,輸電線路的損耗完全取決於電流大小, 且損耗會以平方倍增長——電流加倍,損耗就變為四倍。因此,長距離大功率傳輸採用高壓交流電系統, 能有效減少傳輸損耗。透過變壓器進行電壓轉換,不僅簡便且極度可靠。」在傳統電網技術中,由於發電廠集中且呈星狀分布,交流電始終是主流選擇。
在操作便利性方面,交流電同樣具有優勢。Martin Wetter 表示:「理論上,沒有什麼是直流電做不到的。但交流電領域已達到極高的安全標準。舉例來說,德國每年約有 3,000 人死於交通事故, 但因觸電致死的人數僅 30 人,儘管電力使用已如此普及。」
Christian Helmig 博士講解直流電與交流電的差異
為何直流電操作至今仍是專業人員的領域?Christian Helmig 解釋道:「直流電與交流電在日常應用中的真正差異,在於直流電壓缺乏零交越點。當從交流電網中斷運作中的設備時,會產生電弧, 但由於它僅持續幾分之一秒,幾乎難以察覺。而直流電則需格外謹慎。若在直流電壓下斷開設備,會引發危險電弧,嚴重威脅使用者與設備材料安全。因此,我們的產品開發目標之一,就是要讓直流電技術達到最終使用者對交流電所習慣的安全水準。」
ArcZero - 用於直流電網的連接器
攜手壯大直流電技術
Martin Wetter 指出:「如今,得益於新一代功率電子設備,我們能重新發揮直流電壓的優勢。我們也已開發出首批專為直接使用直流電而設計的產品, 但目前仍缺乏標準化規範。」
Helmig 博士補充道:「以我們的 ArcZero 連接器為例,這是首款專為直流電設計的產品。其內建電路能偵測接觸狀態, 即使在負載狀態下拔掉插頭,也只會產生極微小的電弧,因為電流會立即觸發保護電路。」
Wetter 進一步分析:「這正說明為何無法立即全面轉用直流系統。要達到與交流電相同的操作便利性,看似簡單的直流插頭與插座,在結構設計上其實複雜許多。畢竟交流電的系統已相當成熟。因此,我們也共同創立了『開放式直流聯盟』(ODCA),目前已有超過 70 家企業加入,共同制定直流設備標準。在這個過程中,系統化的整體思維遠比個別創新技術的競爭更為重要。」
Helmig 博士和 Wetter 博士對直流電技術深信不疑
總結
Helmig 博士信心十足地表示:「隨著示範案例增加,這項技術的應用將越來越容易。目前客戶的興趣正持續增長, 許多工業客戶都想更深入了解我們在 All Electric Society Factory 的實務經驗,甚至親自前來參訪。」
這兩位創新者對他們的使命充滿信心:「我們深信這項技術極具價值, 其優勢顯而易見。它完美契合我們對全電力社會的願景,因此,相關產品的研發絕對是對未來值得的投資。」