“智慧家庭”很有希望成為匯聚嵌入式、智能設計的平臺，為電子產業內的廠商開啟另一個廣闊的市場。然而，未來的智慧家庭將會需要獨立的能源供給，而儲能裝置，正是亟待突破的其中一項關鍵。 

所謂""智慧家庭""意指具備""能源獨立""(energy independent)或是"" 永續性能源 ""(sustainable-energy)能力的住家。也就是說，必須賦予每一個裝置與系統""智慧控制""的能力，讓一般消費者能為家庭或工作上使用的每一嵌入式系統，實現自己訂定的能源消耗量與節能標準。

要發展智慧家庭，需要的核心技術包括有智慧能源控制、智慧節能、高效率能源儲存，以及智慧能源分配技術，工研院材化所經理蔡麗端指出。“一般來說，只需23kWh，一個普通家庭一整天的用量便綽綽有余，”她表示。以目前的儲能技術來說，這一點不難達到，因此重點在于如何智能控制，將能源精確分配給所有設備。

儲能系統是突破再生能源建置困境的最關鍵技術，但眼下面臨的最直接挑戰，就如何提高電網電力品質。“今天的智能電網都是單向的，但未來都會朝互動系統方向前進，”有量科技總經理程敬義說。而建置互動式智能電網的難題之一，就是確保電網的穩定性。

“再生能源通常穩定性不高，因此，重點在于并入電網時，如何維持穩定，因為若一不慎，就很可能毀損用戶端的設備，并影響到整個電網安全，”蔡麗端說。另外，能調節再生能源的波動，減少沖擊以提供穩定供電環境的技術，以及電網電力儲存和調節技術，也都是發展儲能系統時必須解決的技術挑戰。

蔡麗端具體指出了長壽命高能量儲能元件目前面臨的技術瓶頸。首先是特性要求，她指出，依照NEDO的2030年目標，長效高能量元件的能量密度要求至少要100wh/k、200wh/l；功率密度要達到1,000W/Kg；壽命必須長于20年，而使用周期至少要是目前使用情況的六倍(100% DOD、容量衰減<15%)。

然而，目前全球高容量鋰電池的循環壽命在100% DOD條件下約1,000次，儲存壽命僅約五年。以高功率鋰電池(鈦酸鋰[ Li4Ti5O12 ]為負極)為例，在未載明是否為100% DOD時循環壽命可大于5,000次，但能量密度<50wh/kg，而儲存壽命也僅有五年，均遠低于2030年的目標值。另外，現行鋰電池儲存壽命和使用周期不佳的原因還包括了材料結構的電化學穩定度(正極和負極)；電解液溶劑之電化學及熱穩定性；鋰鹽穩定度；以及電池結構的設計。

因此，下一步鋰電池要克服方向包括開發Li4Ti5O12/LiM2O4系統、快充高穩定LiM2O4材料、針對高容量鋰電池的快充高容量負極材料，以及高穩定性電解質如Ionic Liquid、膠態電解質、固態電解質、新型鋰鹽等。

蔡麗端不諱言，在下一代電池新材料的開發上，包括電極、電解液等，日本依然領先業界，但她也指出，臺灣的強項在模組和電源管理設計方案，近年來也開始有臺塑長園磷酸鐵鋰科技有限公司投入開發鋰鐵電池正極材料。她同時表示，將建議國科會加強臺灣學界在改良鉛酸電池方面的發展。“鉛酸電池是成熟的技術，若能再強化使用壽命和體積，那么，未來在電動車方面的應用潛力會更大。”

日本獨立能源住宅現況：小有發展但儲能裝置依然是難題

日本已經開始推動能源住宅，雖然僅在起步階段，但已經有多家建設公司選擇在房屋建造之初，便直接設置能源系統的做法，打造出具備獨立能源的住宅。
    “日本正在推動能源完全獨立型住宅，即所有電力和瓦斯均可獨自供給，”日本積水房屋公司環境推進部長兼溫暖化防止研究所長石田建一說。“以太陽光發電+蓄電池實現的全電氣化系統，可打造能源獨立型住宅。看起來不難達成，但難題仍出在儲能裝置。”

他指出，目前，一天只要18kWh便可供給一個家庭一日所需，但若連續三日陰天，就必須有至少50kWh左右的儲電量才夠。

因此，目前已經出現結合燃料電池、太陽能電池和蓄電池三種電池，加上從電力公司輸入一般電力的混合型住宅供電系統。電力使用的優先順序分別為燃料電池、太陽能、蓄電池，以及一般電力；而經由太陽能電池發電的剩余電力，也可以回賣給電力公司。

然而，與之前部署家用太陽能發電系統類似，要真的推動能源獨立型住宅，政府的補助非常必要。以日本為例，石田建一表示，目前日本政府并沒有全面性的補助能源獨立住宅計劃，而一棟能源住宅的價格大約會比一般住宅貴上二百萬日元，這也會造成采用阻礙。

為此，日本政府今年起宣布一項補助措施，宣布每戶家庭購買鋰電池時可補助三分之一，最高金額100萬日元。

智慧家庭已經開始起步，特別是在智慧電網建置之后，更需要終端的電力調節和儲能能力。電池技術和其中的調節╱控制系統，將會是智慧家庭能否真正普及的關鍵。