一、前言
專利為知識經濟下重要的資產，為將知識轉化為具有價值的商業產品，研究機構或公司可透過專利的申請以掌握技術的所有權，因此專利可顯示產業趨勢與發展狀況。根據Frost & Sullivan發布之數據顯示，2020年全球能源技術專利發布總數中，儲能技術為數量最高之技術(約達2萬個)，其次則為氫能及燃料電池，表示兩項技術為2020年全球能源領域發展之重點。
而全球政府為加速能源技術的發展，將研究機構的研發能量做為主要引擎，驅動再生能源領域技術與創新的推展，以利於2050年達成淨零碳排放之目標。文章針對2020年全球能源重點領域及研究機構的發展做介紹，並討論延燒至今的COVID-19對能源部門之影響，以供參考與借鏡。

二、能源研發趨勢
(一)重點領域
1.氫能(Hydrogen)
由於氫能不僅可用於發電、供暖及能源儲存外，亦可做為零碳或低碳排放燃料的來源，使其成為近年來能源轉型的重要推手。目前其研發重點主要有兩項，其一為降低電解槽成本以提供更具成本效益的綠氫，其二則是降低儲氫在運輸及轉換過程中的複雜性。

2.再生能源與固定式儲能電池(Renewable Energy & Stationary Energy Storage)
隨著鈣鈦礦(perovskite Solar Cell)太陽能電池及有機太陽能電池(Organic Solar Cell)等第三代太陽能電池技術的進步，使太陽光電成為再生能源發展的重點領域，並以提高面板效率做為研發的關鍵要點。而為提升加入再生能源發電後電網的穩定性，透過人工智慧(Artificial Intelligence, AI)與資通訊技術(Information and Communication Technology, ICT)的結合，以實現智慧電網的需求。

3.電動汽車電池(Batteries for Electric Vehicles)
目前鋰離子電池雖在電動汽車電池技術上占領導地位，然而其有機電解液存在爆炸的隱憂使其在充放電安全性受到考驗，進而促使鋰金屬陽極與固態電解質等新型電池材料的研發。透過此類型電池技術的發展預計可有效提升能量密度及安全性，並降低充放電時間。

4.碳捕獲、利用及封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)
目前能源領域的發展著重在提高能源效率外，亦精進在捕獲工業排放或大氣中的二氧化碳等技術，以有效減少二氧化碳的排放。

(二)研究機構
1.美國
(1)阿貢國家實驗室 (Argonne National Laboratory, ANL)
由美國能源部(Depqrtment of Energy, DOE)與芝加哥大學(University of Chicago)共同創立，致力開發清潔能源以實現環境保護的目標。近年來其主要研發將核反應堆(Nuclear Reactor)模組安裝至電動汽車之核動力重型電動汽車；並透過開發鈷與鈦元素組成的新型催化劑以提升太陽能分解水分子產氫的效率。

(2)能源與環境研究中心(Energy & Environmental Research Center, EERC)
主要開發碳捕獲、利用及儲存相關之技術，同時著重在材料處理與回收技術的創新。近年來其於美國中北部Milton R. Young燃煤發電廠開發碳捕獲、利用及儲存項目，透過將燃煤發電廠之廢氣儲存於地下地質儲藏區以降低碳排放。此外，其開發高爾夫球大小的傳感器(sensors)設備，透過將此設備輸入至管道內，以檢測管道是否有缺陷或洩漏的問題。

(3)天然氣技術研究所(Gas Technology Institute, GTI)
著重在天然氣行業技術的開發，包含氣化、轉化或加工，並透過基礎管道設施的開發提升能源效率並降低碳排放。除了利用森林及農業廢棄物致力開發再生天然氣(Renewable Natural Gas, RNG)外，此機構亦透過費托合成(Fischer–Tropsch process)工藝的天然氣製合成油(Gas-to-Liquid, GTL)技術將天然氣與二氧化碳結合以生產燃料。

(4)勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)
致力於提升再生能源的能源效率，其透過常間回文重複序列叢集關聯蛋白(clustered regularly interspaced short palindromic repeat, CRISPR)技術進行基因編輯，並透過先進計算模型開發微生物，以提升生物燃料生產的成本效益。
(5)國家再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)
著重在太陽能發電領域技術的優化，其開發兩個吸光層(two light-absorbing layers)的二接面(two junction)太陽能電池，透過吸光層將32.9%的太陽光轉換為電能使用，為目前全球轉換效率最佳之電池。此外，為降低鈣鈦礦太陽能電池對環境造成的威脅，其致力開發用於電池生產之新的合成化合物。

2.歐洲
(1)瑞士聯邦材料科研和試驗研究所(Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research, EMPA)
著重在材料相關的研究，透過研發奈米級材料以提升建築環境的永續性。近年來其主要著重在生物燃料電池與固態電池等儲能電池的開發以降低製造成本。此外，為有效生產生物燃料，其使用藍藻搭配半導體塗層提升光催化(photocatalysis)活性，以提升有機物分解的效率。

(2)法國石油研究所(IFP Energies Nouvelles, IFPEN)
致力於能源效率的優化，除了透過量子計算分析油氣精煉與生產石化產品所用之催化劑─沸石(zeolite)，以預測催化行為達到更高的生產效率之外，亦開發模型評估離岸風力發電廠渦輪機的壽命以提升其發電可靠性。此外，其與美國嘉吉公司(Cargill)及法國阿克森斯公司(Axens)共同開發生物能源技術，透過微生物菌株生產生物基丙烯酸(bio-based acrylic acid)以擴大生產規模。

(3)芬蘭科技研究院(VTT Technical Research Centre of Finland, VTT)
著重在開發人工智能與低碳技術結合的技術(如智慧交通與智慧建築)，並開發電力需求管理系統以整合再生能源供需市場。此外，其亦著墨在新興太陽光電的微生物電合成(Microbial electrosynthesis, MEV)技術。

三、COVID-19對能源部門的影響
2020年於全球肆虐的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)對全球能源部門產生重大的影響，影響面向共可分為以下三點。
(一)研發進度
直至2020年初各國政府仍大力支持再生能源技術的研發，然而隨著COVID-19疫情的擴散與蔓延，全球約有數十億美元的能源轉型項目遭到擱置，加上能源創新屬勞力密集型產業，估計將可能影響75萬名勞動人口，預計需待疫情暫緩才可恢復研發階段。
(二)共享資源
受到COVID-19疫情的影響，為加速疫苗的開發使得醫療領域在研發上需投入大量的資金，而能源部門可提供資源以幫助其發展，例如美國能源部(United States Department of Energy, DOE)透過實驗室合作夥伴服務(Lab Partnering Service, LPS)與冠狀病毒療法加速專案(Coronavirus Treatment Acceleration Program, CTAP)以提供其對醫療領域研發上的支持。
(三)降低碳排放量
根據全球碳計畫(Global Carbon Project, GCP)報告發布之數據顯示，由於COVID-19影響飛機航班停飛與車輛移動減少，使得2020年全球碳排放量與2019年相比減少了7%(約為24億噸的二氧化碳)，進而改善空氣品質指標(Air Quality index, AQI)。

四、結論
台灣政府欲於2025年達成再生能源占比20%的目標，於2019年修訂《再生能源發展條例》，並以推動太陽光電與風力發電技術為再生能源發電之主軸 。據此文章報告強調，除太陽光電技術持續為各方機構致力開發之技術外，氫能與儲能電池等儲能技術近年來更是備受關注，加上碳捕獲、利用及封存技術的發展，可加以利用二氧化碳製成再生燃料及化學製品，以解決太陽光電與風力發電類型之間歇性再生能源長期以來面臨電網穩定性之問題，與台灣現今發展之方向相符，可供參考與借鏡 。
而隨著COVID-19的延燒，使得2020年能源部門的研發進度及資金受到重大的影響，由於現今全球疫情仍尚未受到有效的控制，預計未來兩年再生能源的發展將持續受到衝擊。而為能有效克服研發資金不足之問題，需透過業者或各方投資者的支持，以加速未來再生能源研發與創新的效率。