【專題】細數 2014 年綠能新技術與應用突破

作者 | 發布日期 2014 年 12 月 31 日 18:17 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 電力儲存
Landscape in a light bulb. Generating electricity.

回顧 2014 年的綠能產業技術,最令人印象深刻的,莫過於全球最大的聚光式太陽能計畫伊萬帕(Ivanpah)上線後表現不如預期,其他類似計畫也一一夭折,令人不禁懷疑,聚光式太陽能的末日是否不遠了。即便如此,若先撇除大規模量產或技術應用在產業中效益是否如預期,2014 年的綠能產業中,也有不少新技術與新突破讓人眼睛為之一亮。下面就來看看太陽能、風能、海洋能源與儲能領域中,寫下新紀錄的技術吧!




太陽能

全球第一條太陽能單車道在荷蘭誕生

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(Source:infopakistan

今年 11 月,計畫名為「SolarRoad」的全球第一條太陽能單車道在荷蘭啟用,目前全長約 70 公尺,這條太陽能單車道的太陽能電池安裝在僅僅 1 公分厚的半透明強化玻璃底下,每日所產生的電力可供 3 個家庭使用。

研究人員表示,將在接下來的 3 年內測試各種不同的頂層材料,好讓這條太陽能單車道能更堅固耐用,且能透明到足以讓陽光穿透,並計畫在 2016 年將單車道延長至約 100 公尺。

然而,比起裝設於屋頂的太陽能板,太陽能單車道無法傾斜對準陽光,效能相對較差,但在人口稠密地區也能裝設,相較於大型太陽能發電場擁有更大的彈性。

目前太陽能單車道的概念還處於起步階段,但美國有一對夫妻迫不及待想看到太陽能單車道的概念應用在美國,以鋪設成可發電的太陽能馬路。這對夫妻今年 4 月在募資平台 IndieGoGo 上募資,直到 6 月截止日時,已募得 200 萬美元(約合新台幣 633 萬元)的資金。

太陽能板轉換效率達 40%

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(Source:Gizmag

傳統方法是使用 1 顆太陽能電池,而澳洲新南威爾斯大學(UNSW)研究團隊利用新技術,將陽光分送到 4 顆太陽能電池。研究人員先將 3 片太陽能板堆疊,以吸收不同波長的太陽光,接著把剩餘的陽光導引到一面鏡子,經過濾後送入第 4 片太陽能板,成功將太陽能板轉換效率提高到 40%。

研究團隊表示,這項高效率太陽能電池技術與其他擁有高轉換效率的太陽能電池相比,成本更加低廉,且可應用於現今的太陽能產業。但研究團隊會先測試若將該項技術應用在較大規模的發電模式,是否依然能達成高達 40% 的轉換效率,進而真正地降低太陽能發電成本。

重量僅 3.3 公斤的輕型太陽能板問世

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(Source:the ENGINEER

為了持續提高太陽能轉換效率,科學家不斷研發低成本、應用層面更廣的太陽能新技術。英國一家名為 Solar Cloth 的新創公司研發了「輕量型太陽能板」,可鋪設在無法負荷太多重量的建築物(如:體育場館)或停車場遮蔽建築。相較於傳統太陽能板重約 15.9 公斤至 21.8 公斤,Solar Cloth 的輕量太陽能板僅 3.3 公斤,相當於原本重量的 5 分之 1 至 7 分之 1。

MIT 研發太陽能蒸餾的新技術

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(Source:EXTREME TECH

目前的太陽能蒸餾裝置大多需要大量的鏡子與聚焦裝置來集中太陽能,以加熱大量的液體直到產生蒸氣,但這些複雜的結構,會在過程中造成大量的能量損耗,轉換效率因而變低。

相較於傳統的太陽能蒸餾裝置,麻省理工學院(MIT)於今年研發的「太陽能海綿」新技術,可讓太陽光轉換為蒸氣的效率更高。「太陽能海綿」頂層材料為石墨片、底層為多孔碳,當陽光照射表層時,在石墨中形成熱點,產生的壓力梯度可將水從多孔碳中穿過孔洞,而當水滲透到上層的石墨,石墨層聚集的熱能就會將水轉化為蒸氣。

太陽能車速度創新紀錄,可望上路

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(Source:industry tap

太陽能車一直以來的困境,是無法經由單次充電後,同時兼顧最長行駛距離與速度需求,但今年太陽能車有了新突破。由澳洲新南威爾斯大學的 Sunswift 團隊研發的太陽能車 eVe 第五代,是一輛同時裝有太陽能板與蓄電池的太陽能車,車頂與引擎蓋上覆蓋了 800 瓦的太陽能板,車內並配有 60 公斤重的蓄電池。

在今年 6 月進行的測試中,經單次充電成功行駛 804 公里,且平均速度約時速約 140 公里,創下太陽能車最長行駛距離與平均速度的新紀錄。

雖然 eVe 目前仍未獲准上路,但 Sunswift 團隊已藉由募資活動募得 28,600 美元(約合新台幣 90.6 萬元),且團隊正努力強化 eVe 的性能,希望能在 1 年內符合澳洲道路行駛規範,這樣看來,離太陽能車上路的日子可能不遠了。

風能

蘇格蘭 10 月風力發電量足以供應境內家庭用電

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(Source:thetimes.co.uk

蘇格蘭今年 10 月風力發電量創下新高,達到 982,842 千度,相當於蘇格蘭境內家庭所需電力的 126%,或 304.5 萬個英國家庭的用電量。

蘇格蘭將近 40% 的電力是由再生能源發電供應,可說是世界綠能發電的佼佼者,但蘇格蘭並不因此而滿足,其首席大臣 Alex Salmond 於 11 月表示,計畫 2020 年前將 100% 使用再生能源供電。

全球最大的風力渦輪發電於丹麥上線

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(Source:paperblog

丹麥在其 Østerild 市的國家大型風力渦輪實驗中心(National Test Centre for Large Wind Turbines)興建全球最大的風力發電機 V164上線,包含扇葉在內全長 219.4 公尺、扇葉高則為 79 公尺,V164 產生的電力足以供應 7,500 戶家庭的用電量。

海洋能源

蘇格蘭興建全世界最大的潮流發電計畫

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(Source:Clean Technica

對蘇格蘭說,今年不只是風力發電有歷史性的突破,在潮流發電上也同樣有所斬獲,於今年 8 月宣布將於北蘇格蘭的彭特蘭海峽(Pentland Firth)海域興建全球最大的潮流發電項目「MeyGen 潮流發電計畫」,工程資金高達 5 千萬英鎊(約合新台幣 24.6 億元),整個計畫預計建造 269 座渦輪機,一旦完工後,可供給 17.5 萬戶家庭所需用電。

 儲能

鋰鉛銻液態金屬電池獲突破

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(Source:popular science

目前的儲能技術成本大多相當高昂,而為了達到低成本、大量儲能的目標,美國麻省理工學院(MIT)團隊所創立的 Ambri 公司,改良原本造價高昂的液態金屬電池成分,將原本成分為鎂銻混合物、鹽層、鋰金屬的液態金屬電池中的鎂替換為鉛,更新成分後,原本需要攝氏 700 度高溫才能運作的系統,現在只需攝氏 400 度就行得通。

如此一來,鉛金屬的存在不僅不影響電力的儲存,反而讓系統溫度降低,且成本更便宜,成功突破價格與溫度的障礙,或許不久後,這項新技術就能替儲能電池技術帶來新氣象。

(首圖來源:BullHorn

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