鋪滿20萬平方公里太陽能面板,可解決全球一年用電量?

極客網(wǎng)·極客觀察10月21日 相比2010年,屋頂太陽能面板的價格下降79%。因為價格大降,住戶和企業(yè)可以采購安裝,為地球減少碳排放做貢獻。問題來了:靠屋頂太陽能面板能產(chǎn)生足夠多、足夠便宜的電能供人類使用嗎?要知道到今天為止,全球還有8億人用不上電。

Nature Communications最近發(fā)布報告談到了這一問題。報告認為,只要將地球屋頂?shù)?0%鋪上太陽能面板,就能滿足全球的電力需求。Nature Communications分析了3億多幢建筑、13億平方公里的陸地(相當于地球陸地面積),照估計,只需要給20萬平方公里(相當于英國的面積)的屋頂鋪上太陽能板,就能為全球提供足夠的電能。

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如果是高緯度地區(qū),比如在歐洲或者加拿大,由于冬季和夏季的日照差異很大,全年的發(fā)電潛力可能相差40%??拷嗟罆r,全年的差異會縮小到1%。

地球上有一些地方適合太陽能發(fā)電,比如亞洲、歐洲、北美。從安裝成本看,亞洲可能是最便宜的,中國印度便是如此。在中印地區(qū),每千瓦時電力的成本只要0.05便士(0.00068美元),它可以讓筆記本運行48小時。美國、日本、英國等靠海的國家也可以給屋頂安裝太陽能板,不過歐洲的成本適中,比亞洲地區(qū)貴,平均每度電要0.096便士(0.0013美元)。另有報告稱,到了2060年,中國將有43%的電力來自太陽能,成本約為每度電不到2.5美分,比2019年中國煤電成本的一半還要低,比目前美國能源成本的四分之一還要低。這里的數(shù)據(jù)差異很大,來自兩份不同的報告,因為統(tǒng)計方法不太一樣,只能供參考。不過有一點是可以肯定的,從成本角度看太陽能很有潛力。

在偏遠的農(nóng)村地區(qū),因為沒有可靠的電網(wǎng),用太陽能面板供電有獨特優(yōu)勢。至于城市地區(qū),太陽能面板可以減少化石燃料的使用。

眾所周知,太陽能存在日夜循環(huán),白天要將多余的電量通存儲起來,而存儲的成本極高。對于某些國家,光靠太陽能是無法提供足夠電力的。還有,重工業(yè)和金屬加工需要非常大的電流和專門的電力傳輸,而太陽能還無法達到要求。

如果在全球鋪滿20萬平方公里的太陽能面板,每年可以發(fā)電27皮瓦(petawatts,10的15次方W),比全球一年的用電量多得多。研究人員Siddarth Joshi說:“相比其它可再生能源,屋頂太陽能有獨特優(yōu)勢,比如安裝很快,可以實現(xiàn)去中心化發(fā)電?!?/p>

各地屋頂太陽能發(fā)電的成本不一樣,每MWh介于40-80美元。按照Lazard的計算,2020年時公用太陽能每MWh成本為36美元,離岸風電為40美元,煤電為112美元,核能為164美元。在人口密集的地區(qū)(比如中國和印度),屋頂太陽能有優(yōu)勢。在印度每MWh太陽能電力的成本為66美元,中國為68美元,很有競爭力。

按照IRENA的估計,2010年至2020年公共級太陽能的發(fā)電成本下降了85%。甚至有報告稱,由于可再生能源的成本持續(xù)下降,2035年之前化石燃料發(fā)電會被淘汰。IEA則認為,人類如果想將溫度上升控制在1.5攝氏度以內(nèi),就要在本世界中葉讓風電和太陽能電力的比重達到至少70%;到目前為止全球大約只有2500萬屋頂安裝了PV太陽能板,要想達到零排放目標,在2030年之前安裝量要達到1億,2050年之前達到2.4億。

在美國鋪裝屋頂太陽能可行嗎?當然可行。按照Nature Communications的估算,美國鋪設屋頂太陽能面板每年可以發(fā)電4.2皮瓦時,而美國一年的用電量約為4皮瓦時?,F(xiàn)在的太陽能板發(fā)電效率只有15-22%,未來可以繼續(xù)優(yōu)化提升,發(fā)的電會更多。

看起來屋頂太陽能是一個前途光明的行業(yè),不過困難也很多,在美國安裝商是虧錢的。EnergySage為消費者安裝太陽能面板,公司創(chuàng)始人Vikram Aggarwal說:“現(xiàn)在成功的故事還很少,幾乎所有嘗試過的人都失敗了,路上滿是尸體?!?/p>

Sunrun 和Sunnova是美國比較大的家庭太陽能安裝商,今年前9個月兩家公司合計虧損5億美元,為了運行、采購太陽能系統(tǒng),它們已經(jīng)花了13億美元。美國太陽能安裝行業(yè)競爭激烈,Sunrun 和Sunnova要與幾百家小企業(yè)競爭,它們有的已經(jīng)盈利。

在美國,雖然受到新冠的影響,今年預計太陽能家庭安裝量(按發(fā)電容量計算)會增長7%,未來5年也會保持強勁增長態(tài)勢。

盡管前景光明,但給住戶安裝太陽能面板仍然不是一項輕松的工作。增長太快的太陽能公司也遭遇挫折,比如SolarCity在2016年時賣身給特斯拉。一些公司經(jīng)營困難尋求破產(chǎn)保護,或者干脆關門大吉。

Brooklyn SolarWorks公司的創(chuàng)始人T.R. Ludwig說:“太陽能技術如同魔法,非常有魅力,每個人都覺得它與其它東西不一術。但是除了融資,太陽能業(yè)務就只剩下建設了?!睘榱私档统杀?,Brooklyn SolarWorks會讓買家集體采購。Sunrun和Sunnova會給客戶資金支持,Brooklyn SolarWorks沒有提供這樣的福利,但美國許多銀行和信用機構能貸款。

Amicus Solar Collective公司CEO Stephen Irvin則說:“作為小企業(yè),你必須盈利,大公司可以向資本市場尋求支持,小企業(yè)沒有這樣的能力。”KeyBanc Capital Markets分析師Sophie Karp認為,規(guī)模已經(jīng)成為其它企業(yè)進入的門檻與障礙。(小刀)


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2021-10-21
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