參考資料之來源及日期：THIS NEW BREED OF GENERATOR CAN RUN ON ALMOST ANY FUEL, 18 FEB 2023
網頁：https://spectrum.ieee.org/mainspring-energy
參考資料之作者：MATT SVRCEK
我國「電業法」於106年修正公布後，於第28條明文公用售電業銷售電能予其用戶時，其銷售之電能在生產過程中，每單位發電量所產生之二氧化碳排放量應符合主管機關公告之基準。主管機關經濟部於111年10月21日公告「中華民國一百十四年電力排碳係數基準」為0.424公斤CO2e／度。美國Mainspring Energy公司研究透過壓縮空氣和燃料的混合物來產生電能之線性發電機，未來可能幫助電力系統脫碳，走向零碳的電力網。它不是夢想，而是已經完成研發及測試，進入商業化的部署了。
參考資料作者Matt是Mainspring Energy公司的創始人之一，表示線性發電機的發明最早係從史丹福大學高級能源系統實驗室開始構思研究。經過14年的研發、測試及改善，終於在109年6月將第一個商業產品，內含兩個線性發電機核心，能產生230 kW電力，送到第一個付費的客戶(連鎖零售商店)據點，正式開始商業化。他們今年計畫將線性發電機裝設在廢水處理廠和乳製品廢物消化池，利用它的沼氣發電。他們也準備部署數十台線性發電機進行大規模營運，作為電動卡車充電之電力來源。同時他們正在設計達到公用發電業規模的百萬瓦特輸出等級。
Matt在文中有圖解說明壓縮空氣和燃料的混合物是如何進行化學反應而觸發電能的產生。他們利用無碳的氨與空氣中的氧氣反應生成氮氣和水，由此產生的力推動可移動的箱壁。箱壁的相互移動，壓縮著氨與空氣的混合物，促使混合物中的分子碰撞得越來越快，直到它們最終分裂並重新形成不同的分子，釋放儲存在化學鍵中的能量。這一切都在沒有火花或任何其他點火源的情況下發生。它的運作原理就像一個活塞壓縮傳統原動機氣缸內的氣體，但它沒有模仿原動機設計，而是設計一種新機器，將壓縮和膨脹運動直接與發電聯繫起來，並在此過程中提供必要的反應控制。由於和傳統原動機不同，設備展開來成一條線而不是圓的，因此取新名稱為線性發電機。
線性發電機的組成及運作，簡單地形容係有一個燃料和空氣反應的中心管，其兩側各有一台線性電磁機(Linear Electromagnetic Machine, LEM)，可將推力從壓力直接轉化為電能。細節請詳閱Matt原文中圖文並茂的介紹。Matt指出天然氣、沼氣、氫氣、氨氣、合成氣，甚至是酒精，也都可以作為線性發電機的燃料，而不會影響性能。差別在於提供給每一種燃料反應所需的壓縮不同而已。另外在炎熱或寒冷的天氣下反應也會有不同，要適時調整提供恰到好處的壓縮。
他們一路走來也犯了不少錯誤，Matt說他們剛開始完成第一個發電機原型時，輸出功率只有1 kW，後續逐步改善提升，達50 kW時跌了一大跤。他特別說明這個問題及處理經過，就是每當他們試圖產生超過幾千瓦的功率時，轉換器的一側就會沿著氣缸壁刮擦。後來他們發明了獨特的密封環，能獨立於轉換器浮動，可以在磨損時膨脹，從而保持密封。此外，他們也已努力使線性發電機的成本降低，售價實惠，讓一般商家負擔得起。
由於線性發電機所需要燃料不侷限於某一種，甚至可以利用到處存在於環境中的空氣、水、泥土的氨氣，此對於我們能源高度依賴進口的國家而言，實在是一件好事。此種發電機若能普遍用於我國，不管是用戶端或供電端，將可大大消除各界對缺電的擔憂。
實際上我們許多經濟活動中會產生大量的人造氨氣，例如畜牧業通過動物的糞便、農業化學肥料的製造和使用、廢棄物處理及部分工業製造過量使用還原劑用氨水或尿素，大量氨氣排放至空氣中，與水及酸性物質反應最後會推生壞空氣PM 2.5，影響人體健康。未來在上述經濟活動中結合線性發電機使用，還有助於淨化我國環境空氣品質。
此種發電機似乎是不錯的電力來源，期盼我國相關產業能有興趣考慮投入發展。以上訊息提供參考，建議進一步閱讀Matt的原文，以利了解更完整的技術相關資訊。
經濟部能源局112年度「電力工程技術規範及高壓用電設備管理計畫(3/3)」
台灣綜合研究院電力工程研究團隊 編輯
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