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電動車與其所需的電力能源網路,彼此間有著相輔相成的關係,從這幾年的發展方向來看,睿能(Gogoro Taiwan Limited,以下簡稱Gogoro)基本上參考了Tesla的路線圖,透過自家電動車的販售,進一步推廣自家的能源(電力能源網路,Gogoro將其取名為「換電馳服務」 )解決方案,而毫無疑問的,後者的成功才是這兩間公司的終極目標,畢竟賣車只進得了消費者的車庫,賣電卻可以深入他們的整個生活,甚至獲得對國家的能源政策的影響力。

 

因此,在正式進入討論前,讓我們先看到Gogoro官網首頁一個有趣的設計,在網頁的最下方,Gogoro列出了累進的即時電池交換總數量及Smart Scooter®車主的總里程數,一般Smart Scooter®的使用者可能只覺得跳動的數字跟可愛的圖樣新奇有趣,事實上它們將Gogoro發展電力交換網路的野心展露無遺,前者向潛在投資人證明Gogoro這套「換電馳服務」系統的穩定性、後者則證明這套系統可以符合經濟效益且有效的進行能源轉換,這些數據實為Gogoro擴張事業版圖與爭取更多投資的殺手鐧,而這兩點至所以重要,可以透過電力系統的發展現狀來分析·,以下我們將分項逐一解釋。

 

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已突破九百萬且持續增加的電池交換總數量,呈現的不只是Gogoro在機車銷售的成就,更是對Gogoro建立的整套電力交換網路的穩定性與可靠性的一種證明。

 

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已突破1.7億的Smart Scooter®累積總里程數,本身即為Gogoro建立的這套電力交換系統可有效且符合經濟效益的進行能源轉換的最佳佐證

 

 

  1. 電力儲存與發電成本

要談電力能源網路,就必須先回到它所銜接的、對每個國家、地區來說最基礎卻也最重要的電力系統,攤開電力系統的發展歷史,電能的儲存一直是個重要而未解的難題,以現有的儲存技術而論,主要可分為蓄電池與超級電容兩種,兩者的設計上有根本性的不同,並且各自存在嚴重的技術瓶頸,蓄電池受限於能量密度(Energy Density)無法有效提升,相對的超級電容雖帶有高能量密度的卻受限於極高的自放電率,白話的講,蓄電池能長時間儲存電能,但在相同體積下無法在容量上有突破性的提升,超級電容則是無法長時間蓄電,但有前者望塵莫及的大容量。因此,這裡產生一個至今未解的問題,亦即我們無法有效、有規模的長期「儲存」電能,進而也無法有效地平均分配發電作業以降低整體的發電成本。

 

舉例來說,一間什麼都要現做的麵包店,假設一整天不分時段員工數都必須相同且不能遲延任何的麵包製作,店長勢必得以尖峰時段的最大需求量去作為其決定聘僱員工數量的參考標準,但顯而易見的問題是,離峰時就會有一堆員工閒置而薪水還是得照付,產生很多額外人事成本。如何解決上述問題?答案就是良好的儲存技術與物流系統,例如超商的麵包工廠,透過上述的技術與系統,他可以跨越每日的用餐尖峰、離峰,直接以兩日、三日的麵包需求量去進行生產規劃,並將離峰時段預先生產的麵包暫時儲存於倉庫中,待尖峰時段直接送入店面供人選購,整體運作下,可將其生產麵包所需的工時平均分配,以較少的員工持續作業來達到相同的供給。

 

因此回到現階段各國的電力系統建置模式,在系統不能斷電又無法有效、有規模去長期儲存電能的前提下,發電機組的規模與數量必須依尖峰最大用量加上備轉容量率去規劃與建置,想當然耳,離峰時自然有一堆發電機組閒置,產生額外成本。講到這裡,電力能源網路的優勢展露無遺,若是可以在上述電力系統中,加上一套或數套電力能源網路,來有效、有規模的在離峰預先儲存電力,這套網路並可在尖峰時段「用電量」不變的前提下,釋放預先儲存的電能予系統中的使用者,來降低尖峰時段所需的「發電量」,長期來看,在備轉容量許可的前提下,該電力系統內的發電機組數量與發電成本將可因此獲得控制甚至降低,同時,現階段綠電受限於天候的不確定性(風力發電之於風速、太陽能發電之於日照時間、水力發電之於降雨量分布)導致發電量不穩定而僅能搭配傳統火力、核能發電建置的問題,也可以透過儲存與交換科技的進化來獲得改善,綜上所述,因發電產生的環境污染自然有機會獲得控制甚至改善。

 

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先進的電力儲存科技與電力交換網路,將可徹底改變當今各國電力系統的建置模式,有效減少總發電機組數量與發電成本,也能改善綠能發電的穩定性並提升其實用性。

 

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當每一個新的電氣化軌道運輸系統(鐵路、捷運、輕軌)投入運行,都會大幅增加當地電力系統負荷,這與缺乏良好的電力儲存科技,造成車輛運行時皆需連接電網由電力系統即時供電(僅能於通過中性區間時透過電池進行短暫數秒的脫離),而無法於夜間離峰時段預先儲存電能亦有關聯,在私有運具作為運輸方式仍有其不可取代性的前提下,如何合理分配新軌道運輸建設的投資與比例,並同時改善私有運具的高污染、低能源消耗效率問題,不只牽動著國家的能源政策與發電設備建置成本,亦為一個值得關注的議題。

 

 

2. 電池科技的瓶頸與技術整合

既如前段所述,電力能源網路試著透過電力的儲存與再分配,來調整現有電力系統進行更有效率、更符合經濟效益的運作,其自然也會碰到電力儲存科技的發展瓶頸,以下便進一步討論相關技術瓶頸與電力交換網路公司的角色。

 

電力儲存科技領域近期的發展上,一直有兩派人馬在較勁,一派致力於發展具有突破性能量密度(Energy Density)的電池科技,另一派則致力在電池容量有限的前提下發展效率與經濟效益兼顧的電力轉換、輸送科技,白話來說,前者致力於發展出充飽一次電使用者就可以開一輩子的電動車電池技術,後者則致力於快速充電、無線充電、更簡易的電池交換方式與提升輸送及交換效率等技術,兩者方向不同,但受限於前述電池科技在能量密度發展上長期無法突破的瓶頸,近年來兩派人馬較勁之餘也開始有越來越多的合作,但這些各有千秋的技術仍需要經過整合,才能成為一套完整且符合經濟效益的電力交換網路,GogoroTesla這類專長於整合的公司便應運而生。

 

這裡以Gogoro的電力能源網路「換電馳服務」為例,它同時包括

(1)Gogoro®電池:含括Panasonic18650電池串聯成電芯的(第二代Gogoro®電池則加入能元科技製造的18650電池)、各種電源管理晶片與感測數據整合等技術。

(2)GoStation®換(充)電站:各種充電、能源轉換、感測數據整合等技術。

事實上,Gogoro並非Gogoro®電池及GoStation®換(充)電站當中多數零組件的產品的製造商,但它懂得如何將這些零組件整合為一套換電系統,並使整套系統在電池容量與換(充)電效率間取得最佳的平衡。

 

上述的平衡點拿捏與背後所研發的整合技術,便是GogoroTesla這些發展電力能源網路公司真正的競爭力與核心價值所在,它們甚至能為這些原本生硬的工業產品,設計一套具有良好使用者體驗的介面,使整套系統可突破商用市場深入一般消費(者)市場,Gogoro本身的電力交換網路亦為一個極為成功的範例

 

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Smart Scooter®可說是Gogoro用來推廣自家電力交換網路予一般人認識與體驗的利器,但由Gogoro®電池與GoStation®建置的電力能源網路,才是Gogoro真正的核心業務與長期發展重點。

 

 

3. 電力能源網路的壟斷與管理

經過前兩段的說明,電力交換網路的重要性自不待言,但若其被壟斷有多嚴重?我們以Gogoro所生產的Smart Scooter®為例,Gogoro的行銷副總曾在一場演講中提到,為了降低這些電動機車的失竊率,他們發展出一套電池黑名單技術,也就是當你的Smart Scooter®遭竊時,只要即時向Gogoro報備,他們便會根據系統內的上次換電紀錄,在這台機車下次換電時,通知GoStation ®於回收舊電池的同時,不吐新的電池給當時的使用者,這個時候,這台一切正常、價值8~12萬的Smart Scooter®將因遭到唯一可以取得能源來源的GoStation®全面封殺、沒有任何能源驅動,變成只剩殺肉殘值的廢車。這個例子一方面展現了Gogoro研發人員的創意,另一方面,卻也完美的呈現了電力能源網路被特定公司壟斷的前提下,該公司將因此獲得的、對一般人民生活與財產的龐大影響力,今天的Gogoro頂多讓使用者的Smart Scooter®無法使用,若是有一天Gogoro這套換電系統的規格深入工業甚至家庭用電的領域,一但Gogoro決定改變其使用政策甚至對特定用戶進行使用限制,其造成的影響與侵害實難以估算。上述內容清楚解釋了為何許多公司、甚至政府都致力於成為電力能源網路的管理者,或嘗試壟斷特定種類的能源交換網路,正因如此,在鼓勵這個產業發展的同時,如何搭配良好的配套措施並妥適的管理,亦有其不可忽視的重要性。

 

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電力能源網路公司的出現,勢必破壞現有電力系統中,由電力公司直接對應消費者的運作模式,但電力交換網路公司究竟可以介入多深、又如何介入,這一切仍有待時間的證明。

 

 

Gogoro透過Gogoro®電池與GoStation®所共同建構的電力能源網路(換電馳服務),其未來發展充滿了無限的想像與可能,可確定的是,其在電動車輛上的使用僅為一個開始,未來亦將逐步進入生活中每一個有電的設備與角落,正如Tesla已利用其在電動車電源管理上的經驗,進一步在澳洲南部建立「電池廠」來協助當地政府「管理」當地的電力系統,長期來看,建立這類電力交換網路的公司,必將致力於從單純的商用市場與消費市場,發展為足以影響國家能源政策的能源巨頭,而其營運模式攸關一個國家未來30~50年的能源政策、也關係著每個人未來在能源使用上的方式與成本,因此,如何在支持其發展的同時進行良好的管理,不只是現在的Smart Scooter®使用者及政府的責任,也需要每個人共同監督,來確保它成為一個強大的合作夥伴,而非一個殘暴無情的能源怪獸。

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