揭開金屬材料如何驅動綠能、科技製造業的核心轉變

在全球人類進化史中，金屬礦產始終扮演推動人類工業文明進步的角色。如今面臨淨零碳排綠能工業轉型，金屬礦產資源更顯得舉足輕重。未來綠能技術與新能源運用，都需要金屬原物料輔助引導。然而，在礦產開採過程中卻帶來非理性的資源爭奪戰，更推動世界經濟走向一個新的道德風險挑戰，為了礦產資源，各國間的利益交換也蘊藏其中。

文．李振麟

近年時來代，全在球綠邁能向環碳保中愛和地永球續議發題展高漲下，帶給許多傳產製造業或中小企業轉型的機會，因應全球走向淨零碳排趨勢，產業界逐漸朝向區域「電網」與「儲能」設備的綠能時代，再加上「自動化設備」與「AI人工智慧」等科技功能搭配，更有利綠色產業持續性發展，尤其是「智慧電網」部分，本來就需要透過智能通訊來管理電力運用，經由這些高智慧通訊功能後，便可將發電、儲能，以及用電設備等全部串連起來，更有效管理所有電力資源。

優質穩定的供電環境
成為產業界關注焦點

隨著台灣綠能發電比重持續提升，到底要如何優化電力以提升效率，確保一個優質穩定的用電環境已成為話題。今日要如何強化「用電韌性」，以及「降低營運成本」，已經成為台灣各產業界所關注的重要能源議題。近日在太陽能、風能、氫能、電動車以及儲能系統等生活應用蓬勃發展下，對於金屬材料依賴程度日益劇增，再加上AI人工智慧的通訊技術搭配，就更能有機會達成「淨零碳排」的期待目標。

在這新能源科技時代發展過程中，其中最具代表性的金屬材料，就是「金屬銅」、「金屬鋁」與「鋼鐵」等大宗材料，因為這些金屬材料擁有其專屬物性特質，可以廣泛應用在綠電工業中，扮演推動工業文明進展的關鍵角色。

「金屬銅」，本是綠能產業發展過程中最重要的導電基石，更是電力傳輸的首選材料。有了金屬銅本身優異的「導電」與「導熱」特性，才能將電力與能源系統進行轉換及輸送。無論是太陽能板的「電力導線」，電動車馬達的「傳動軸」運轉發電，或者是風力發電機內部的「銅導繞線」，以及家庭與工業方面，所需要的「變壓器」與「配電盤」等基礎電力系統，「金屬銅」始終扮演重要的角色。

綠能工業發展，需要大量的銅來建構，以確保供電穩定性及管理確實性。另外在「電動車EV系統」方面，本身就比傳統的燃油車，使用到更多的金屬銅材，如電動車「馬達繞線」以及「傳動軸」部分，甚至於充電基礎設備，都可看到銅在其中。金屬銅本身也擁有高度的永續再生價值，可以無限次回收進爐提煉再製，其所產生的耗損成本，為原始開採銅礦的十五％左右，因此「銅」可謂是最佳的綠能環保材料。

「金屬鋁」具有輕量化與抗腐蝕性特質，成為再生能源項目中「太陽能」與「風能設施」的主要肢體結構。鋁的重量較輕，導電性也較低，其所產生的成本低廉，因此極適合輕量化的綠能設施。在今日綠能產業應用上，可適用於「太陽能支架」、「風力渦輪」以減少摩擦與能源耗損，進而改善運轉效率，尤其是鋁合金材料廣泛使用在「電動車車體」結構上，可以減輕重量並增加行進中的續航力。

如今金屬鋁也逐漸取代銅，雖然導金屬電特性不如銅，但其導電率IACS仍位於六十％左右，鋁本身重量與成本不高，適用於長距離的高壓輸電用途，因此逐漸成為「高壓電纜線」產品用途。另一方面，金屬鋁的回收再生價值性也高、尤其是再生鋁製品的碳足跡遠低於初級鋁，其高永續再生潛力，更是理想綠色材料選項之一。

鋼鐵可視為產業工業化的代表

「鋼鐵」是現代工業文明的代表性物質，廣泛使用於基礎結構建造，更是儲能設備的主要骨幹支架，多數運用在重工業、機械工業與建築產業中。雖然鋼鐵的導電性與金屬銅、金屬鋁相比下，並不具優勢，但是鋼鐵擁有強度高與可塑性高的物性特質，而且成本低廉。

在今日綠能產業鏈發展中，鋼鐵材料的物理特性，更適用於「風電塔高架」，「儲能設備支架」，以及「太陽能支架」的設施建構，因此鋼鐵是不可或缺的重要金屬材料。「離岸風電設施」本就需要大量的鋼材來建構，每座風塔約數百噸鋼料；「氫能儲存罐」需要確保密封性與耐壓性的條件，因此必須採以「合金鋼」材質來打造；「電池儲能與變電站鋼架」的基礎設施，則更需要穩固的鋼鐵材料來建造。

鋼鐵的煉製程序上，雖然歸納為高碳排產業，如今「綠鋼」革命時代來臨，各國鋼鐵製造業加速從「高爐煉鋼BF-BOF」走向「電爐煉鋼EAF」，以及「氫能還原」技術替代燃煤，甚至於加大對於廢鋼回收比。

電爐煉鋼還需要搭配綠電，因此多數煉鋼廠採以「廢鐵煉鋼」技術，再結合「綠電資源」循環，將可逐漸實現淨零碳鋼的轉型。而且在澳洲發現全球最大的鐵礦資源，預估其價值可望高達六兆美元，對於全球經濟與礦產資源造成重大影響。

銅、鋁、鐵在綠能產業
各有其不同物性需求

綠能產業，乃是根據其「物性」用途各取所需，「銅」採以「導電」性能來支撐電力能源傳輸；「鋁」以「輕質量」物質結構降低物件重量並減少耗能，「鋼鐵」則具有「高強度」與「高塑造性」，為建築結構提供一個穩定與安全性保障。三種金屬物質特性結合起來相輔相成，成為今日綠能產業建設的重要核心元素。

從綠能產業歸類上，太陽能板方面，需藉由「銅導線」來傳送電力，「鋁框」則是支撐其結構，「鋼鐵」則是固定設備。電動車方面，其馬達則需要「銅線圈」、傳動軸是需要「銅棒」，汽車車體的電池模組殼體，是需要「鋁框」來架構底盤與車身骨構部分。

「綠能轉型」不僅是工業能源技術的新革命世代，更是一場金屬資源的重新分配與再造工程。在現今綠能工業推動下，也加劇了這些金屬供應鏈壓力，尤其是「銅」、「鋁」等金屬礦產資源集中在祕魯、智利、中國大陸與印尼等少數國家，如果供應鏈受阻，不僅增加「地緣政治」衝突風險，各國的綠能轉型時程也將受到影響。

因此「金屬礦產資源的戰略儲備」、「再生資源的回收技術提升」，以及「新材料的研發創新替代方案」，逐漸納入各國產業發展的規劃藍圖中。

全球製造業
面對綠色能源與低碳材料轉型

台灣產業多以國際品牌「代工」為主，在今日淨零碳排的轉型趨勢下，「低碳材料」逐漸成為國際品牌首選認證，在減碳壓力下，製造業面臨「綠色能源」與「低碳材料」的永續經營條件，不僅要提升整體營運「自動化」與「多元化」部署，還要進行能源轉型、資源使用率優化，以及低碳材料取代工程，以達到碳排減量暨降低企業營運成本的雙重效果。

隨著台灣綠電比率增加，到底要如何優化電力系統，制定出一套適當的用電機制，以確保優質穩定的電力環境極為重要。因此「強化電韌性」並兼顧「降低企業營運成本」，成為當今業界高度關注的議題。若要加速能源轉型以達成「淨零碳排」目標，就需要透過礦產資源產業鏈的結合運轉，才能滿足市場的需求與挑戰。 閱讀完整內容