拚瑞典達成 100% 再生能源,科學家尋求最佳綠能組合

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 25 日 14:32 | 分類 太陽能 , 能源科技 , 風力 follow us in feedly

科學家不斷證實人們可以達到百分之百再生能源,但對於風不大、日照又少的北歐斯堪地那維亞半島來說,是否可以完全依靠太陽能、風力發電或是水電?



瑞典烏普薩拉大學研究指出,只要擴大綠能規模就可以簡單地滿足用電需求,只是過程會遇到一點困難。這聽起來像是制式官方說詞,但其實再生能源如何相互補足、該國適合哪類綠能也是相當重要的,每個學者應該都希望可以讓國家能源組合達到 1+1>2 局面。

水力發電為大宗

水力發電是瑞典綠電主要來源,該國擁有許多天然湖泊,足以提供 2,000 座水力廠來發電,約占總發電量一半,且能透過儲存水與電達成穩定供電。電力研究員 Mikael Bergkvist 表示,或許有些人擔心綠能可能會造成電網不穩定,但在瑞典不用擔心此問題,因為水力發電本身就是個龐大的儲能資源。

Bergkvist 表示,水電廠可以利用大規模儲水來發電,是一項靈活性相當高的能源,當風力發電產能高、電力需求低時,也可以用水力發電來儲存。不過即使該技術擁有良好電力平衡與季節優勢,假如好幾週都沒有風雨,這個平衡會被打破。

目前瑞典發電排名第二能源為核能,占 40% 到 45%,風能則是 10% 到 14%,最後才是火力電廠和燃氣等共約 10%,而瑞典預計在 2020 年除役 4 座反應爐,其他能源比例勢必會提高。

但找到合適再生能源並不容易,Bergkvist 指出,如果能最佳化太陽能、風能或是波浪能,瑞典再生能源產業將會更有利。

太陽能發展可能

由於緯度與日照因素,瑞典太陽能發展有限,僅占 0.1%,但科學家們仍希望能漸漸提升太陽能應用潛力。像是烏普薩拉市的 Frodeparken 公寓大樓,利用烏普薩拉大學研究開發的薄膜太陽能電池,舖滿建築外牆讓整棟大樓都可以發電,進而提升太陽能發電量。

(Source:烏普薩拉大學

該專案最主要是開發薄膜太陽能電池並將其有效整合到建築中,專案協調人烏普薩拉大學固態電子教授 Marika Edoff 表示,薄膜太陽能電池除了更加靈活輕便,還可以保有建築美感,該整體化設計讓薄膜太陽能電池擁有發展空間。

目前該研究正致力於打造更輕薄的電池,而為了將太陽光電效率維持在 21%,團隊還採用各式光學技術,像是在薄膜電池中建構鏡面,讓電池可以吸收兩倍的光。

Edoff 指出,目前薄膜太陽能電池厚度為 3 微米,大概跟頭髮的二十分之一一樣,但團隊還想要製造更薄的電池,希望可以減少材料並將吸光層變成 0.5 微米厚。

盼提升風能產量

除了太陽能潛力,也有不少科學家將目光放在風力發電上。雖然風能僅占瑞典能源 10% 左右,但仍是該國第三大用電,且比例也會逐年攀升。日前瑞典才宣布新增一座 353MW 陸上風電場域,並預計在 2021 年第四季完工與投產。

而歐盟的 New Wind Atlas 專案也正努力提升風能占比與效率。專案經理 Stefan Ivanell 表示,風能在瑞典能源排名第三,但其發展已處於停滯狀態,團隊希望能打造更聰明有效的風能電腦模型,試圖減少風機葉片的風力荷載(Wind load),延長機器設備壽命。

Ivanell 目前與烏普薩拉大學 Gotland 校區的地科系風力發電部門組成團隊,結合氣象模型與風電廠模型,利用大規模運算來探測最佳風電場域。

不過提升各種綠能潛力之餘,科學家另一考量則是電力輸送,雖然當今瑞典國內輸送電力沒有太大問題,但如要繼續擴大綠能或是將綠電輸送到其他北歐國家,將會花費許多成本與時間,Bergkvist 指出,打造全新線路將會耗費幾十年時間。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Flickr/News Oresund CC BY 2.0)