|
|
马上注册,结识高手,享用更多资源,轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?注册
x
理论上,解决世界能源问题的方法相当简单——找一块阳光明媚的大小相当于美国得州一半的地方,想出一种办法捕捉到20%散落到这个地方的太阳能,能源问题就解决了。太阳能取之不尽,用之不绝,不仅足以替代全球需要的所有能源,也是最清洁、最可再生的资源。 # Z# r, U4 o3 {0 H4 L9 u' I
; d/ y" Q. r% | 利用太阳能真有这样轻而易举吗?非也。多少年来,支持太阳能的人一直在为每一项太阳能技术革新欢呼,但一次又一次,这些突破都未能在生产实践中得到具体应用。最主要的原因是,与核能或风能等其他形式的能源相比,太阳能技术昂贵、低效。若无实质性的成本下降,很难触发太阳能利用的大转变。
, b# [& w6 R" z" C: c _8 `. u! }) ]8 b/ D" `$ ^* F% A; d9 |0 a
而今的情况不同了,政治意向、经济压力与技术进步三个因素综合起来,将人类推向了太阳能新世纪的边缘。
+ X6 e+ t8 F4 S0 W
' O- d8 \8 a& M: ^; T ` 如今,全世界的人都已广泛接受了化石燃料造成环境危害这一事实,加之对太阳能电池研究迅速增长的投资,以及太阳能电池效率的稳定增加,利用太阳能发电这种经过证明的可靠方法符合当前这个大时代。
" d, i. N& `- U7 B
0 `% m0 Q# b7 F7 f 效率提高,成本减小
, f! d# e# T9 I! e6 x; w. D5 C, b. O4 i1 \& `+ ?* ~- F3 d
最早的太阳能电池效率只有6%。很长一段时间内,这个领域的研究进展都是零散的,到后来才逐渐地将效率提高到15%的最好状态,但是其昂贵的价格只有军方和太空探索项目才能负担得起。直到最近10年间,那些并不昂贵的电池才发生了巨大的改变——效率提高到20%,并还在进一步提高中。5 ]6 i! o- ]' x7 ]
8 f4 ^0 L* y; v! [/ j
去年,美国纽瓦克特拉华大学的艾伦·巴内特与同事设计了一种破纪录的新电池,其能量转换效率达到42.8%。巴内特认为目前在商业规模上使用的电池应该已能达到50%的能量转化率,且因为这种设计结合了现代的制造技术,制造成本下降得也很快。
5 o' }/ ~7 v1 ^2 w5 C
( _/ U P! ]' Q& }9 J 德国光子咨询公司的太阳能工业分析家米歇尔·罗格指出:在日本、美国加州和意大利,这些世界上电价最高的地方,太阳能发电的成本在某种程度上已经可与天然气发电、核电等其他类型的发电竞争。比如在美国,电的平均价格是每千瓦时10美分。而太阳能发电的成本已经大致降到了20美分,这个价格为光伏电池造就了一个繁荣的市场,如今太阳能光伏电池以每年35%的速度在增长。私人投资者也开始对此有了兴趣。主营太阳能开发的公司股票面值从2006年1月的400亿美元升高到今天的1400亿美元,这标志着太阳能在全球市场中已经变成了发展最快的行业。
+ v4 c9 j* f4 \, u- R
; n( c* ~* e( P. @( {* S8 u 美国总统布什已认识到这种新开端,将1.68亿美元联邦资金拨给了“太阳能美国计划”,这是一个计划于2015年前降低光伏技术成本,提高太阳能与其他能源技术竞争力的研究项目。罗格认为布什的目标是可以实现的,他说生产光伏设备的成本已经降低到一定水平,在某些地方,光伏发电量已经不输于常规发电。 ; c' O8 @+ f0 J! z, }4 s
" S$ c" R( v6 F7 {8 y- U. o
政策支持
% S- Q+ s% X- Z v
+ B0 X8 a1 g5 q 除了技术支持,很多国家还出台了对太阳能利用的财政补贴。
3 r" g7 F: w# w, R$ W( { o7 _7 S+ l1 D3 h% E- k: t3 \: a: B
在太阳能技术的推广方面,领先国家是德国。人们也许会感到奇怪,虽然万里无云的好天气并不多见,但德国却非常关注太阳能的利用。2003年11月,除了石油、天然气价格的上升,人们对全球变暖的关注也在增加。为了保证太阳能的市场,德国议会通过了一个高价收购太阳能电力的政策项目:任何利用太阳能发电的人都能以每千瓦时0.45~0.57欧元的价格将其所发的电卖到德国国家的高压输电网中,这个价格是消费者购电费用(约为每千瓦时0.19欧元)的3倍。德国的发电公司需要通过法律支付这项费用,该法律将一直延续到2024年,这项措施有效刺激了企业在太阳能电池板的投资,使他们有信心赢回自己系统的投资,并有可能转而盈利。 ' F# z. z, d N1 \/ H2 k* u
# g9 Y" `3 M3 _! w) `) \" B' G/ ]
今天,德国有超过30万家光伏系统,大部分都是家庭和小企业安装在房顶的,它是世界上发展最快的光伏市场,占有全世界使用的光伏电池板的55%,每年太阳能发电量300万千瓦,相当于3~5个常规电站。 ) W- f7 ?# ?% i0 {' v) L9 I1 i8 G, }( ~
6 s) ~$ A4 W. K# W2 s) x6 W 去年,紧跟着德国人的脚步,意大利和西班牙也相继推出了各自的关税补偿计划。与此同时,“太阳能美国计划”也拨款28亿美元,补贴安装造价高达每瓦2.5美元的新型光伏系统,美国的目标是在2018年建成发电300万千瓦的容量。罗格预计,到2008年底,约有20个国家将会对太阳能给予类似的税收补贴计划。
0 t2 ]6 L* O+ H* K% A& G( U9 L4 c# F) Y' c# q
人们希望,通过鼓励需求,这些政策上的倾斜能够刺激光伏的研究和生产技术,将太阳能的成本降低下来。 2 s5 t0 k7 B- o8 _) W
6 h9 N/ P* Q5 t9 Q 新思路,新设计 8 f+ b+ F! c' t9 c
" r" r; r, o( e 另一项旨在改进主流太阳能设计的革新思路是:应用透镜来聚焦和放大投射到太阳能电池板上的光量。在合并聚焦镜最为成功的设计中,有一款是由美国加州的索连特能量公司研制的,设计的装置可以将太阳光聚焦500倍到光能接受面。巴内特破纪录的电池也采用了一种新型聚能器,不过这种聚能器只需要将光强化20倍。 : {8 Q- Z" k& o3 e
8 P% U; c3 z$ k. J# f8 B# e) g
当然,人们还有制造更为廉价、效率更高的雄心勃勃的太阳能电池计划。在世界范围内,一些研究小组正在致力于研究一种叫做量子点的纳米晶体,目的是研制出效率在42%的低成本太阳能电池。马丁·格林是这一领域的领袖,他设计了一种能和特别光谱范围相匹配、使其能量效率更高的量子点纳米晶体。他想解决常规太阳能电池的一个特别问题:进入光子所提供的部分能量存在热损失。格林设计了“热搬运器”电池,这种电池从光子到电子,能转化更多的能量,产生更高的输出电压。他说:“原则上,一个热搬运器电池可以有接近74%的效率。”
4 _9 T: L4 |( |) J& s
, O: Y+ p, c9 b7 @9 R; P( R" z 加州大学圣巴巴拉分校的艾伦·黑格正在试验另外一种办法。他发明了一种可以导电的半导体塑料,这种材料就像硅和其他半导体材料一样,允许进入的光子释放电子。
+ @) K2 p% n1 \. }; l
& F% F9 B M6 l& K( B 在今年7月份的时候,黑格公布了一种塑料太阳能电池组,其效率达到了6.5%,这是目前世界上塑料太阳能电池的效率最高纪录。
! S8 b& F( i! V2 M! T" ?: n; ?. B6 R& m, o0 H4 L
黑格指出,塑料电池的好处在于它们可以利用一种“类似于印报纸方式”的印刷过程来生产,因为他们所采用的所有材料都是可溶解的。他说:“我们的目标是达到10%的效率,最终将超过这个值。”这类电池的最大优势是廉价。“人们评论比较的是每瓦的价格,即使我们的效率比较低,但每瓦的成本价仍然有优势,因为这种电池的制作是非常廉价的。” . L# n9 p6 T* T8 @8 J: c6 D t
$ d5 M3 V' t" T" F4 h! F
也许,这正是太阳能所具有的真实魅力,它并不是依靠昂贵的高效电池,而是凭借一种非常便宜的新设计而获胜的。这是一场相当漫长缓慢的革命,但最终经过一些坚信太阳能的人多年来孜孜不倦的研究和投资,这一行业已开始盈利——太阳能发电的时代终于来临了。
+ H0 o- x" f) Q1 J 来源:中国新闻网 |
|