【能源科技】太阳能过去、现在与未来(四):无所不在

作者: 来源:玩家社区 时间:2020-06-13 17:10:31 浏览(889)

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(四):无所不在

许多人认为可再生能源的发展,需要在如美国中西部一样有广大的沙漠提供大面积场地,美国中西部的诸多大型聚光式太阳能发电计画也的确佔地广大,但是太阳能并非只有大型聚光式太阳能发电,事实上,可再生能源是最能「化整为零」的能源。

以德国而言,2012年,其所有的可再生能源之中,有35%来自于个人,其中大部分是家户屋顶装设太阳能电池,有11%来自于农民,也就是说在农田既种田也「种电」,设置太阳能电池,或是插上一只风力发电机。个人与农民加起来,将近佔了德国可再生能源的半数。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(四):无所不在

无所不在、无孔不入的太阳能发电

而太阳能比起风力发电,更能「无所不在」,一小片屋顶即可装设,未来甚至连窗户玻璃通通可以太阳能发电,可说不只是能无所不在,还能「无孔不入」。

先从佔地最大的聚光式太阳能发电说起,大型聚光式太阳能发电的佔地十分辽阔,以位于美国内华达州的新月丘计画来说,佔地1600英亩,约6.5平方公里,做个比较,台北市中正区的面积为7.6平方公里,塞一个新月丘计画下去就所剩无几了。

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(四):无所不在

目前还在建设当中的新月丘计画(photo credit: Solar Reserve)

新月丘计画预计年发电量5亿度,可供应7.5万户使用,一样以台北市中正区比较,台北市中正区有6.4万户,也就是说,如果在台湾设一个新月丘计画,供应完中正区,电力也所剩无几了。用一个比中正区小一点的面积只能供应一个中正区再多一点,看来聚光式太阳能发电只有地广人稀的国家才能使用?

当然不是。聚光式太阳能发电并不是只有大型计画,如新创企业Thermata就瞄準以往大型计画无法进入的商机,包括厂房楼顶等等。

使用定日镜,随时找到光源

聚光式太阳能需使用定日镜,也就是说跟着太阳改变角度,以随时都把阳光聚焦在发电塔顶,以往定日镜系统得建立程式、输入太阳轨道,再透过密密麻麻的讯号缆线,连到每一面反射镜,还要有电力缆线连往反射镜上的马达,让反射镜照着预想的太阳轨道运转。

Thermata则使用摄影机来判断反射镜的角度,每个反射镜上有四个角度略有不同的小镜子,从摄影机拍摄小镜子的反光状况,就可知道镜子该往哪个方向调整。反射镜以8面为一组,设有2瓦的小太阳能电板,可自己供应电力,就不用架设电力缆线;每一组反射镜也内建无线网路晶片,来自摄影机的校正角度讯号,以无线网路传给反射镜,不用架设讯号缆线。如此一来,反射镜就能模组化、轻量化,以往需要线路工程师架线,现在只需要搬运工人将模组搬至定位即可。

模组化以后,不仅可减少安装成本,也能适应各种不同的空间。如工厂楼上可以放满反射镜,只需在厂房边加盖一个发电塔,就能使用聚光式太阳能发电。

连最佔空间的聚光式太阳能发电都能进入更多地点,原本就可化整为零的太阳能电池更不用说了,在美国,太阳能电池正快速「入侵」加州居民们的住宅屋顶,而且,还免费,天底下有这幺好的事?

【能源科技】太阳能过去、现在与未来(四):无所不在

(photo credit: Thermata)

你家屋顶借我,电力就打折便宜卖

这不仅来自于科技的进展,还来自创新的商业模式,像SolarCity这样的太阳能电池租赁业者,是加州住宅太阳能发电的一大推手,SolarCity免费帮用户安装太阳能电池,之后每个月收取租金,用户则用太阳能电池发电省下来的电费来缴租金,SolarCity还负责维护,这样SolarCity有什幺好处,岂不是「佛心来的」?

原来是世界各国进行宽鬆政策,国际资金浮滥,利率低档,许多资金又被金融泡沫吓怕了,想找有稳定收益的投资标的,SolarCity的商业模式就是有稳定的租金收入,所以虽然目前还在亏损,却屡次募资都能成功,目前还正在大肆扩张租赁规模呢,所以这或许可说是资本主义的恩赐。

但只装在屋顶,终究面积有限,要是每扇窗户,或是玻璃帷幕办公大楼,都可以装上太阳能电池发电,那发电面积不就更大了嘛。看到此,你是不是想说:笨蛋!那窗户不透光,岂不是永远黑鸦鸦?

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(photo credit: SolarCity)

透明太阳能电池,将看不到的光转换成电力

新创事业Ubiquitous Energy正打算解决这个问题,开发透明的太阳能电池,但透明?光都透过去了,怎幺发电?所谓透明,其实是可见光可透过,对我们的眼睛来说就是透明了,但可以利用眼睛本来就看不见的红外光与紫外光来发电。

目前Ubiquitous Energy技术尚未成熟,只利用紫外光发电,转换效率约只有2%,但若能同时利用佔45%的红外光,那可以产生更多电力,研究团队认为若达到10%的转换效率,就能开启许多应用空间。

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(photo credit: Ubiquitous Energy)

台湾透明太阳能发电窗,已进入开发量产阶段

不仅是国外的新创公司往这个方向研究,台湾的工研院也开发出透明太阳能发电窗,目前已经技术移转给晖光日新与奇菱科技,合作开发量产。

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(photo credit: 工研院)

台湾科技大学材料科技研究所副教授杨锦怀也研发「三机一体光电玻璃」,同样是透明但可太阳能发电,在外层表面更涂有奈米光触媒,可分解表面的髒污,下雨时可自动清洁,保持玻璃乾净,也维持发电效率,除了应用于大楼以外,更计画研发车用产品,让车窗也能发电。

太阳能发电的场地,也是成本之一,但未来太阳能会往「无所不在」的方向发展,朝向分散式的思维发展,太阳能发电会位于工厂楼顶、住宅屋顶、甚至每扇窗户,和电动车的车窗上,直接供应用电,减少对电网供电需求。

而非传统大电厂的思维:盖一个大场地布满太阳能电池,用密密麻麻缆线连接,再拉出输配线接上电网,又由电网输配到家户。

如此一来,太阳能还可省下输配网路的成本与损耗,而在成本上更为有利。


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