【能源科技】太陽能過去、現在與未來(四):無所不在

作者 | 發布日期 2013 年 06 月 20 日 10:20 | 分類 太陽能 , 手機 , 能源科技
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許多人認為可再生能源的發展,需要在如美國中西部一樣有廣大的沙漠提供大面積場地,美國中西部的諸多大型聚光式太陽能發電計畫也的確佔地廣大,但是太陽能並非只有大型聚光式太陽能發電,事實上,可再生能源是最能「化整為零」的能源。




以德國而言,2012年,其所有的可再生能源之中,有35%來自於個人,其中大部分是家戶屋頂裝設太陽能電池,有11%來自於農民,也就是說在農田既種田也「種電」,設置太陽能電池,或是插上一隻風力發電機。個人與農民加起來,將近佔了德國可再生能源的半數。

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無所不在、無孔不入的太陽能發電

而太陽能比起風力發電,更能「無所不在」,一小片屋頂即可裝設,未來甚至連窗戶玻璃通通可以太陽能發電,可說不只是能無所不在,還能「無孔不入」。

先從佔地最大的聚光式太陽能發電說起,大型聚光式太陽能發電的佔地十分遼闊,以位於美國內華達州的新月丘計畫來說,佔地1600英畝,約6.5平方公里,做個比較,台北市中正區的面積為7.6平方公里,塞一個新月丘計畫下去就所剩無幾了。

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目前還在建設當中的新月丘計畫(photo credit: Solar Reserve)

新月丘計畫預計年發電量5億度,可供應7.5萬戶使用,一樣以台北市中正區比較,台北市中正區有6.4萬戶,也就是說,如果在台灣設一個新月丘計畫,供應完中正區,電力也所剩無幾了。用一個比中正區小一點的面積只能供應一個中正區再多一點,看來聚光式太陽能發電只有地廣人稀的國家才能使用?

當然不是。聚光式太陽能發電並不是只有大型計畫,如新創企業Thermata就瞄準以往大型計畫無法進入的商機,包括廠房樓頂等等。

使用定日鏡,隨時找到光源

聚光式太陽能需使用定日鏡,也就是說跟著太陽改變角度,以隨時都把陽光聚焦在發電塔頂,以往定日鏡系統得建立程式、輸入太陽軌道,再透過密密麻麻的訊號纜線,連到每一面反射鏡,還要有電力纜線連往反射鏡上的馬達,讓反射鏡照著預想的太陽軌道運轉。

Thermata則使用攝影機來判斷反射鏡的角度,每個反射鏡上有四個角度略有不同的小鏡子,從攝影機拍攝小鏡子的反光狀況,就可知道鏡子該往哪個方向調整。反射鏡以8面為一組,設有2瓦的小太陽能電板,可自己供應電力,就不用架設電力纜線;每一組反射鏡也內建無線網路晶片,來自攝影機的校正角度訊號,以無線網路傳給反射鏡,不用架設訊號纜線。如此一來,反射鏡就能模組化、輕量化,以往需要線路工程師架線,現在只需要搬運工人將模組搬至定位即可。

模組化以後,不僅可減少安裝成本,也能適應各種不同的空間。如工廠樓上可以放滿反射鏡,只需在廠房邊加蓋一個發電塔,就能使用聚光式太陽能發電。

連最佔空間的聚光式太陽能發電都能進入更多地點,原本就可化整為零的太陽能電池更不用說了,在美國,太陽能電池正快速「入侵」加州居民們的住宅屋頂,而且,還免費,天底下有這麼好的事?

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(photo credit: Thermata)

你家屋頂借我,電力就打折便宜賣

這不僅來自於科技的進展,還來自創新的商業模式,像SolarCity這樣的太陽能電池租賃業者,是加州住宅太陽能發電的一大推手,SolarCity免費幫用戶安裝太陽能電池,之後每個月收取租金,用戶則用太陽能電池發電省下來的電費來繳租金,SolarCity還負責維護,這樣SolarCity有什麼好處,豈不是「佛心來的」?

原來是世界各國進行寬鬆政策,國際資金浮濫,利率低檔,許多資金又被金融泡沫嚇怕了,想找有穩定收益的投資標的,SolarCity的商業模式就是有穩定的租金收入,所以雖然目前還在虧損,卻屢次募資都能成功,目前還正在大肆擴張租賃規模呢,所以這或許可說是資本主義的恩賜。

但只裝在屋頂,終究面積有限,要是每扇窗戶,或是玻璃帷幕辦公大樓,都可以裝上太陽能電池發電,那發電面積不就更大了嘛。看到此,你是不是想說:笨蛋!那窗戶不透光,豈不是永遠黑鴉鴉?

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(photo credit: SolarCity)

透明太陽能電池,將看不到的光轉換成電力

新創事業Ubiquitous Energy正打算解決這個問題,開發透明的太陽能電池,但透明?光都透過去了,怎麼發電?所謂透明,其實是可見光可透過,對我們的眼睛來說就是透明了,但可以利用眼睛本來就看不見的紅外光與紫外光來發電。

目前Ubiquitous Energy技術尚未成熟,只利用紫外光發電,轉換效率約只有2%,但若能同時利用佔45%的紅外光,那可以產生更多電力,研究團隊認為若達到10%的轉換效率,就能開啟許多應用空間。

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(photo credit: Ubiquitous Energy)

台灣透明太陽能發電窗,已進入開發量產階段

不僅是國外的新創公司往這個方向研究,台灣的工研院也開發出透明太陽能發電窗,目前已經技術移轉給暉光日新與奇菱科技,合作開發量產。

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(photo credit: 工研院)

台灣科技大學材料科技研究所副教授楊錦懷也研發「三機一體光電玻璃」,同樣是透明但可太陽能發電,在外層表面更塗有奈米光觸媒,可分解表面的髒污,下雨時可自動清潔,保持玻璃乾淨,也維持發電效率,除了應用於大樓以外,更計畫研發車用產品,讓車窗也能發電。

太陽能發電的場地,也是成本之一,但未來太陽能會往「無所不在」的方向發展,朝向分散式的思維發展,太陽能發電會位於工廠樓頂、住宅屋頂、甚至每扇窗戶,和電動車的車窗上,直接供應用電,減少對電網供電需求。

而非傳統大電廠的思維:蓋一個大場地布滿太陽能電池,用密密麻麻纜線連接,再拉出輸配線接上電網,又由電網輸配到家戶。

如此一來,太陽能還可省下輸配網路的成本與損耗,而在成本上更為有利。

 

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