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    太陽能板不發電更厲害? 日本宮古島上能消耗CO2的實驗建築

    文/宋瑞文(加州能源特約撰述)

    在再生能源突飛猛進的今日,屋頂裝設太陽能板不是新聞。但在日本,有一棟裝設太陽能板的減碳建築卻成為話題,因為它的太陽能不是直接用來發電,而是生產氫燃料;它的減碳不只是少排多少碳,而是把二氧化碳當原料消耗掉。

    日本不動產企業飯田集團(Iida Group Holdings)與大阪市立大學合作,以「人工光合作用」技術在沖繩縣宮古島建造環保建築「IG Perfect Eco House」,實際驗證該技術的運作效果。

    位於宮古島的「IG Perfect Eco House」。圖片來源:飯田集團新聞稿

    飯田集團與大阪市立大學在2015年共同設立「人工光合作用」技術中心。2017年達成技術突破,並著手興建實證建築。2020年2月如期完工,即便在疫情之下,仍有不少人前往參觀訪問。

    如同學校所教授的,一般光合作用,指的是植物利用太陽能,從二氧化碳和水裡生成氧氣、葡萄糖等。而模仿植物光合作用的「人工光合作用」,則是把二氧化碳和水當原料,再利用太陽能轉換成不同的化學物質。

    實驗性質的「IG Perfect Eco House」先利用太陽能生產出氫氣,再利用氫氣發電與供應熱水。由於二氧化碳成為生產氫氣的原料,因此該建築的目標是成為「基於人工光合作用技術的二氧化碳消費型新住宅」。

    在日本環保建築的進展上,政府規劃了零能源消費房屋政策:Zero Energy House(淨電力收支小於零的房屋,簡稱為ZEH)。簡單地說,就是在透過節能設計降低能源消費的同時,又利用太陽能板等再生能源發電,最終達到不必買電,或買電支出小於賣電收入的淨零能源消費狀態。

    而飯田集團與大阪市立大學的「IG Perfect Eco House」,則更上一層樓,從減少內部產出的碳排,飛躍性地進展到對外部碳排的利用

    在此之前,儘管已經有了利用太陽能把二氧化碳和水轉換成甲酸的技術。但是轉換的效率不夠,轉換的場所也僅限於溶液等問題,都讓技術無法真正實用,存在著許多應用上的障礙。

    人工光合作用太陽能板及其氫能設備。圖片來源:飯田集團新聞稿

    因此,飯田集團與大阪市立大學共同成立的人工光合作用研究中心,在2017年開發出兩種新的相關技術。一是可以高效率地利用太陽能生成並貯藏甲酸,再由甲酸生產出氫氣。二是利用這些氫氣高效率地發電。利用太陽能生產甲酸的效率,新技術是過去的6倍;由甲酸生產出氫氣的部分,效率是過去的12倍。

    這樣的技術進展,實際應用的程度如何呢?簡單地說,在裝設人工光合作用太陽能板及其相關設備後,「所生產的電力可望供應建築全部所需」。

    以往的太陽能板發電,在晴天發的電力,要在雨天或晚上使用的話,需要蓄電池蓄電,並承受充電與放電時的電力損耗。另一方面,用人工光合作用太陽能板製造出來的甲酸,儲存相當簡單,沒有前者的問題。

    飯田集團是日本獨棟建築市場市佔第一的不動產企業,積極推動生質能源、太陽能發電與環保活動,若人工光合作用技術研發順利,相信日本住宅的減碳表現將更加亮麗。

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