半導體創新推動能源轉型的三大關鍵方向

本部落格由行銷資深副總裁 Keith Ogboenyiya 撰寫，內容改編自 2025 年國際輸配電技術展 (Distributech 2025) 的主題演講。

能源產業正經歷快速且歷史性的轉型。根據預測，至 2030 年，全球再生能源發電量將超過 17,000 太瓦時，較 2023 年增長近 90%。顯然，再生能源已不再是遙不可及的未來概念，它已成為現實且持續成長。再生能源正在擴大規模、電氣化進程加速、自動化應用擴展，而能支持此發展的半導體技術至關重要。

在 TI，我們致力透過半導體技術讓電子產品更經濟實惠且易於取得，這些半導體為日常生活中各種產品提供了基礎。這份熱忱同樣推動著再生能源的普及應用——從點亮屋內燈光的太陽能板，到上班前為愛車充電的壁掛式電動車充電樁。

在整個能源生態系中，我們透過半導體技術以三大關鍵方式提升再生能源的普及性與未來發展：實現太陽能發電系統、儲能系統及邊緣自動化系統的可靠、安全且可擴展供電。

1. 更智慧、更小巧、更普及的太陽能解決方案

隨著太陽能應用日益普及，產業挑戰已超越單純的發電問題，轉向提升效率、靈活性與成本效益三大面向。要滿足這些需求，就必須開發出體積更小、精度更高、易於安裝且不影響效能的太陽能逆變器。

電源管理積體電路 與 DC/DC 轉換器 能有效調節並最佳化太陽能板的發電效能；模擬感測器與嵌入式處理器協助將太陽能整合至智慧電網，實現即時監測與需求響應功能。

我們採用 氮化鎵 (GaN) 等寬能隙材料製成的半導體產品，正為太陽能產業帶來革命性影響，讓太陽能半導體解決方案更普及且符合成本效益。透過實現更快的切換速度與更高的功率密度，TI 的 GaN FET 讓工程師能夠設計出更緊湊、更高效率的太陽能逆變器，同時降低能量損耗並縮小整體系統體積。 

從屋頂太陽能板、逆變器到儲能系統與電動車充電設備，這些技術進步正協助設計人員整合更智慧、更具擴展性的解決方案，支持能源系統向再生能源與能效提升轉型。

2. 具備自主學習、動態調適與多重保護機制的儲能系統

儲能系統作為實現能源可靠性的關鍵技術，目前也正快速發展。

隨著再生能源發電量擴增與電氣化推升用電需求，儲能系統已成為平衡分散式電網供需、降低消費者能源成本的關鍵要素。為發揮最大效益，這些儲能系統必須具備即時監測、管理與響應變動條件的能力，而這些功能正是由半導體技術直接實現。

模擬半導體在控制與管理現實世界訊號（如電流、電壓、溫度、光線及聲音）方面扮演關鍵角色，能夠控制與傳輸電力、驅動電機，更是構建高效能源系統的核心技術。

以電池管理系統為例，其必須依賴這類高精度模擬元件來精確監測每個電池單元的電壓、溫度與電流。藉此獲得的精密量測數據不僅能有效防止熱失控、延長電池使用壽命，更能確保從家用儲能到電網級儲能系統的整體運作安全。

3.  能源網邊緣智慧化

嵌入式處理半導體已成為電子系統中的關鍵元件，有助於使電網系統更智慧、更互聯。

電網邊緣的分散式節點技術持續發展，無論是屋頂太陽能板發電、電池儲能系統，還是電動車充電裝置，都在重新定義能源管理與保護的方式。在當今多變的環境中，決策無法等待雲端運算。無論是因應需求激增、電壓驟降或天氣導致的供電中斷，系統都必須在本地快速響應。因此， 邊緣人工智慧 (AI) 正逐漸成為現代能源基礎設施的重要基礎。

透過將 AI 運算功能整合至電網邊緣裝置，我們的技術扮演嵌入式系統核心的角色，讓工程師能夠建立具備即時資料分析、異常偵測與自主響應能力的獨立運作系統，無需仰賴遠端伺服器。這項技術能為從變壓器到智慧電錶的所有設備帶來更快速的故障偵測、更優化的負載調節，以及更高階的系統自主運作能力。這些功能對於大規模資料驅動的能源管理至關重要。

邊緣智慧在提升電網韌性方面更扮演關鍵角色。在分散式電網架構中，電力生產、儲存與消耗分散於數千個節點之間。要使這樣的系統正常運作，每個節點都必須具備自我感知與自適應能力。我們的嵌入式處理器與模擬前端電路支援電壓偵測、負載平衡與自動化控制，將即時響應能力直接整合至硬體層，使能源系統能隨環境變化動態調適。

同時，嵌入式處理器與連網解決方案協助電網營運商從個別電子式電錶蒐集精確的能源使用資料，藉此實現更智慧的能源使用，並提升客戶意識以將用電需求轉移至電網供電充裕時段。

半導體技術串聯整個能源生態系。透過模擬與嵌入式技術，我們提供的半導體正驅動太陽能板、儲能系統等關鍵應用。 同時，這些技術也提升了消費者對再生能源安全性、可靠性、經濟性及效能的信心，推動當今與未來的廣泛採用。