儲電式電源加強供電穩定 調峰功能更助減碳節能
世界各地不同先進城市、包括香港,過去不時會出現局部短暫停電事故,或涉及各類外在環境原因,為市民帶來不便。但對醫院等經常需要廿四小時用電的設施來說,確保有穩定供電系統對保障患者性命來說至關重要。隨著科技發展,各地醫院對於加強供電穩定性的設施推陳出新,甚至各出奇謀,除了增加後備電源效能,現今儲電式電池隨著電動車巿場所驅動,帶來了突破性發展,有人創新地想出地利用不同儲電方式去應對電力供應問題,並支援能源在使用高峰期內所需的高消耗,有助確保醫院能保持無間斷供電之餘,亦能為環保出一分力。
撰文:資深工程師及工程師學會前任會長源栢樑
醫院較一般建築物使用較多能源,因院內有不少需要廿四小時持續運作的設施,包括手術室及急症室等,醫生在搶救傷患時一旦遇上停電等事故,隨時有機會危及病人性命。因此這個延續生命的地方,必須擁有一個穩健的供電系統及後備電源以備不時之需。一般來說,每間設有急症室的醫院設計上均設有兩組由不同市電電站供電來源,避免因單點故障(single point failure)而影響全院運作。若最終電力公司供電出現問題,醫院會立即啟用後備發電機系統作緊急供電,供應手術室或需持續運作的儀器所用,例如呼吸機或洗腎機等。此類緊急儀器除了可使用緊急供電,亦內置了獨立儲電電池作輔助。
為進一步確保供電穩定性,手術室等需緊急供電的設施亦特設較大型的儲能式備用電池電源。但若能加大電池儲能容量,便可考慮在電力使用高峰期時作出「調峰」。例如,當醫院電源使用量就進入高峰區間時,醫院可減少向電力公司取電,而使用本身已「儲起」的電力供應所需。當在晚上或某些日間時段電力使用量下跌至正常水平時,則向電力公司取電去為電池充電,重新「儲起」電力待日後適當時候使用。
此舉有助節省電費,因為當整體用電量高出一般水平時,電力公司向用電量高用戶收取的電費亦相對較昂貴,即使同樣的用電量,費用較非高峰期時高。此舉的逆向誘因驅使用戶方作出用電管理,亦有助保持電網穩定,相對減少因大量用戶在同一時間使用高電力負載而帶來停電風險,電力公司或許亦毋需擴大投資引至電價波動。
至於如何「儲電」,原來亦有學問。據知現時不少場所包括醫院均會使用鉛酸電池作為後備電源及儲電式電源。隨著科技發展及電動車的普及性,所採用的鋰離子電池壽命已越來越長,體積亦越來越細,有別於以往多使用的鉛酸蓄電池,後者電池容量密度較細,不適當使用時亦可能帶來火警風險。除了使用一般供電設施儲電由市電作充電,亦有外地或內地醫院會使用其他充電電源作儲能式設施充電以加強電力穩定,如太陽能、氫能及電熱聯供等系統作儲電充電來源。
其實通風空調業界內的冷凍系統亦有類似做法,本港某博覽館的冷氣系統亦內置「製冰及儲冰」設備,稱為儲冰冷氣機(ice storage air conditioning system)。舉例說,商業建築的冷氣機系統往往是炎夏時導致電力負荷峰值急升的原因,而在冷氣使用高峰期時,系統的冷卻器在夜間運行並產生冰堆,至白天則有助產生冷水,而機器透過製好的冷塊協助提供冷氣,有助減少高峰期的用電量,亦可減少所需冷氣機組。本港醫院雖然尚未有使用此設計,但歐洲及國內已有設施使用類似原理的系統。
筆者早前亦與工程界學會獲邀參觀總部位於深圳的一間非常有名的跨國科技公司,其業務以硏發和製造通訊裝置、消費電子產品為主,還涉足軟件開發、設計生產集成電路、光伏、儲能電力供應系統和電動車等跨界產品。其研究亦涉及能源供應系統,他們研發的儲能系統體積越來越細,即是儲電密度非常之高,更再以獨立組裝形式出現,在戶外安裝亦不是問題,反映相關業界的成品均不斷創新。
有些科技公司甚至研究將太陽能等綠色能源轉化成綠色氫氣作為載體,打破地域限制,方便讓能源運送至不同地區。有公司更以二氧化碳生產綠色甲醇取代化石資源,這是業界爭取零碳排的關鍵技術。若使用高性能二氧化碳觸媒氫化技術,令捕獲的二氧化碳直接轉化成甲醇,可以同時滿足製造過程中的二氧化碳零排放及將廢氣轉化成高值化學品的需求,若結合使用再生能源如太陽能等,可達到負碳排成效。由此反映能源使用相關科技已發展成熟,甚至出現百花齊放的局面,未來發展值得關注。各工程業界人士亦可留意看看可否作推廣應用,一起走向獲得高質量電源供應及達至更佳節能效果。
《01醫務所》與資深工程師源栢樑合作,逢周一推出專欄「源途有你」,分享工程與醫療的大小事。
源栢樑一直以推動工程界專業發展為己任,是香港工程師學會前任會長。數十年專業路途,著實值得回憶,亦深信後來者或可從中領會工程專業要點所在。源途有你,就讓大家一起體會。