伊萬帕聚光式太陽能發電計畫灰頭土臉,面臨提前關閉

作者 | 發布日期 2025 年 02 月 20 日 8:30 | 分類 太陽能 , 能源科技 line share Linkedin share follow us in feedly line share
伊萬帕聚光式太陽能發電計畫灰頭土臉,面臨提前關閉

太陽能電池成本仍高的年代,聚光式太陽能成為太陽能使用另一個思考方向,催生出許多超大型計畫,最有名計畫之一是加州莫哈維沙漠的伊萬帕(Ivanpah)計畫,占地高達 1,420 公頃,2014 年完工時為地球最大聚光式太陽能發電計畫,十分壯觀,但經過 11 年營運,如今面臨提前關閉命運。

聚光式太陽能的基本原理相當簡單,就像大太陽下用凸透鏡聚光,可把紙燒起來,原理相同,只不過規模放大到極限。由於不可能打造那麼大的透鏡,因此聚光的工具不是透鏡,而是反射鏡,單一凹面鏡也沒辦法做到太大,因此是分散為數十萬片反射鏡,每面角度些微不同,將陽光反射至同一點。太陽東升日落,鏡子還要隨時間,因應太陽位置調整改變角度,稱為定日鏡。

以伊萬帕計畫來說,總計採 173,500 具定日裝置,每具定日裝置有兩面鏡子,總計 34.7 萬面,如此多鏡子把陽光聚焦 140 公尺高的塔頂鍋爐,以產生高熱煮沸水產生蒸氣,推動蒸氣渦輪發電。

發展聚光式太陽能的主要設想是:普通鏡子比太陽能電池面版便宜!另一層面的想法是,太陽能電池只能用小部分光能,大部分還是成為熱能浪費掉了。

不過,反射鏡也無法百分之百反射陽光,仍有很多光能浪費掉。且太陽能電池直接發電,聚光式太陽能還要煮沸水推動蒸氣渦輪發電,中間也有相當大能量轉換損失,以伊萬帕計畫而言,蒸氣渦輪熱轉換效率為 28.72% ,也就是至少七成熱能損失。

太陽能電池規模量產化後成本急速下降,普通鏡子與定日系統雖然成本也下降,但降幅遠不如太陽能電池,雙方成本關係發生逆轉。

大客戶已與伊萬帕有共識提前終止合約

2010~2022 年,聚光式太陽能均化成本(LCoE)從每度電 0.31 美元降至 0.1 美元,下降 68%,但太陽能電池的均化成本下降更是驚人,2010~2022 年從每度電 0.45 美元降至 0.05 美元,下降 88.89%,且還在下降,彭博新能源財經預期固定式電網級規模太陽能電池發電計畫的均化成本還以每年 2% 下降,預估 2025 年會自 2024 年每度電 0.036 美元降至 0.035美元。

這使聚光式太陽能非常尷尬,當年是因均化成本比太陽能電池低 33% 左右,才有發展空間,但十幾年下來,太陽能電池的均化成本只剩聚光式太陽能一半不到,那何必大費周章搞大型聚光式太陽能計畫呢?

伊萬帕計畫為代表的大型聚光式太陽能,因將強光聚至高塔,導致無辜鳥兒飛過高塔附近時慘成「烤小鳥」,犧牲高達數千隻,受保育人士抨擊,如果太陽能電池更便宜,何必要犧牲鳥兒?

伊萬帕計畫例子也顯示聚光式太陽能營運遠比太陽能電池計畫複雜,伊萬帕計畫預估每年發電量達 9.4 億度,但第一年營運狀況奇差無比,只發了預期 44.6% 電力,第二年調整後大幅改善,達預期值 69.5%,直到第七年的 2020 年,達成率才破九成至 91.1%,然 2021~2022 年發電量又下降,只達 78.7%、81.8%。

太陽能電池如今比聚光式太陽能便宜,聚光式太陽能就如上古巨獸只能走向滅絕,伊萬帕計畫的大客戶之一太平洋瓦斯電力公司(Pacific Gas & Electric)表示,已與伊萬帕業主有共識提前終止合約,若加州監管單位核准,伊萬帕三系統兩座 2026 年開始關閉,合約原簽到 2039 年。太平洋瓦斯電力公司表示長痛不如短痛,提早終止合約還能幫客戶省錢。

剩下一座系統的客戶是南加州愛迪生(Southern California Edison),也在與計畫業主及美國能源部討論買斷伊萬帕合約。

伊萬帕計畫業主為 NRG 能源、亮源能源(BrightSource Energy)及 Google。若監管單位核准提早解約,NRG 能源表示伊萬帕計畫會拆除,空出場址,規劃改成太陽能電池的太陽能發電計畫。至於拆除後大量廢棄的定日裝置、鏡子該往哪去?NRG 能源沒有透露。大概只能送去廢鐵廢玻璃回收了。

(首圖來源:Sbharris, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons)

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