绿色能源之太阳能 (三之一) 阳光洒处遍地是绿金

星洲日报2015.03.24

绿色能源之太阳能 (三之一)
阳光洒处遍地是绿金


    古以来,人类就懂得利用太阳能来生存。太阳给予了地球上万物生命的契机,直到近来地球化石能源储备告急,气候变化问题加剧,才使人类进一步开发这个巨大的能量来源。

    根据维基百科,在2002年,太阳一个小时所发出的能量,比一年全球使用的能量还要多,于是掌握将太阳能转换成电能的技术,就成为了使用这巨大能源库的关键。

    1839年,法国物理学家亚历山大湾克勒(Alexandre Becquerel)发现了光生伏打效应(photovoltaic effect),意即材料在受到光照后产生电动势和电流的现象。这个物理现象被实际应用于太阳能电池的制造,1883年人类制造出第一块太阳能电池,但仅有1%转换率;一百多年过去,在能源危机迫在眉睫的情况下,太阳能领域得到巨大的发展,走人了民生用途,如今一般的太阳能电池转换率介于1418%左右,在各大太阳能研发巨头的引领下,有望继续获得提升。

建筑物变“发电厂”

    近年来,随着各国政府对绿色能源的扶持,使得太阳能成为名副其实的“绿金”。到底太阳能有多火,从绿能趋势网的一则报道就可以看出:股神巴菲特20146月份投资300亿美元于太阳能和风能领域;截至20149月为止谷歌总共投资了至少13个太阳能项目;苹果公司创办人乔布斯在生前就已经决定在加州新建一间苹果总部,并于屋顶安装太阳能板,2016年建竣以后将成为全美最大的太阳能数组。

    过去的20年间,全球太阳能装机总容量从1995年的0.6GW(千兆瓦),提升到2010年的40GW,在2010年以后,每年以30GW的速度增长,到了2013年,全球太阳能装机总容量已经达到136.7GW,占了全球电力需求的0.85%,国际能源署预测这将在2030提升至11%。

    随着各国政府大力推广太阳能发电,世界各地兴起了大型太阳能发电计划,就如当年建造摩天高楼的洪潮一般,太阳能发电厂一座比一座大,刚坐上宝座没多久,很快又被挤下。

    以中国青海的锡铁山太阳能电池发电计划为例,在2011年完工时,以150GW装机总量成为世界最大的太阳能发电计划,但到了2014年,不仅下跌至第六名,甚至在装机总量上,少了暂居第一名的美国Agua Caliente太阳能发电计划四倍之多。这些动辄占据数百公顷的太阳能发电厂(Solar Farm)一座座地平铺在地球表面,吸收无尽的太阳能,再将之转换成电能,供千千万万户人家使用。

    目前,许多大型建筑的屋顶上也铺满太阳能板,以提供建筑每天所需的部分电力。作为24小时运营的耗电大户,机场也开始安装太阳能板。全球机场太阳能装机总量最大的深圳机场,总容量20MW(兆瓦)的装机总量将提供整个机场10%的电量。

    虽说太阳能电池的生产成本随着科技进展和装机总量增加而急剧下降,但根据波士顿咨询集团(BCG)的报告预测,太阳能发电成本要到2020年才有望和其他能源的发电成本持平。目前,太阳能的推广很大程度上还要依赖各国政府的补贴和奖励。

电力收购制度的成与败

    根据美国太阳能研究机构Solarbuzz的研究报告指出,2010年全球太阳能发电量中规模最大的是德国,占了其中的42%。这个位于高纬度地区、日照时间不长的国家,由于推行电力收购制度(Feed-In TariffFIT)奏效,多年来位居全球太阳能前列,也成为多个国家的观摩对象。

    简单来说,推行FIT的国家,政府会以一个保证回购电力的价格,向装置太阳能发电的个人、企业和团体收购电力,让这些投资太阳能系统的业主,可以在一段时间之内根据预定的电力价格(通常高于普通电力价格)获得报酬。

失败案例:西班牙

    在德国成功的另一面,则是西班牙带来的失败教训。作为一个光照充足的国家,西班牙政府对太阳能产业进行高额补贴,使得整个产业快速膨胀,原本预计在2012年达到的400MW,在2007年就已经达成,所有人包括外国投资者都想从中分一杯羹。

    由于高补贴,产生了大量低质量和设计低劣的太阳能电站,整个产业走向不健康的道路。2009年西班牙政府宣布降低补贴,同时限建太阳能发电站,使得整个产业迅速萎缩。2012年迫于财政危机,西班牙政府终止了FIT计划。


成功案例:德国

    在德国政府的大力推广和扶持下,产生了强大的经济诱因,使得德国太阳能产业迅速发展。自2004年起,德国便在世界太阳能产业里,占有举足轻重的地位,无论是装机总量、太阳能技术研发和零件生产,都是这个领域的佼佼者。作为第一个采用FIT制度促进光热发电产业发展的欧洲国家,德国将之发挥得淋漓尽致,创造了太阳能奇迹。

    根据日经能源环境网的一篇报道,在FIT中,电力收购价格如果订得太高,太阳能系统装机量会激增,市场扩允太快,使得普通家庭的负荷增加(付给FIT参与者的回酬多源于普通电力用户所缴交的电费);如果价格订得太低,则起不到促进的作用。

    被认为是FIT成功案例的德国,无论是收购价格、系统价格和装机容量的下降趋势,被普遍认为是合宜的,使得太阳能发电系统的发电成本和电力市场价格基本持平甚至更低的情况出现。德国政府也计划在太阳能装机容量超过52GW后,停止受理FIT申请。这种随着普及化而降低补贴的措施,正是太阳能计划的最终目的——在无需扶持的情况下,使太阳能发电成为电力来源之一。

新兴市场

    随着欧洲国家太阳能市场的成熟,以及政府逐步调降收购价格,太阳能领域在这些国家的成长速度已经迅速放缓,取而代之的将是美国、中国、日本甚至东南亚新兴市场的崛起。

日本

    日本在经历地震核灾之后,对可再生能源的态度也大为改变,于2012年提出了FIT计划,并提供高额的补贴。根据计划,日本太阳能装机容量将从2011年的4.7GW提升到2030年的1OOGW。不过,目前日本的FIT计划面对太阳能系统成本居高不下的问题,当中,太阳能板费用仅占了30%,其余70%为高昂的人工费用。另外,这笔可再生能源的支出,将转嫁到所有电力消费者身上,使得电费上涨。

东南亚

    东南亚国家日照充沛,随着经济条件上升、市场需求增加、人工费用相对较低廉,再加上政府扶持,使得东南亚晋升为太阳能产业的新兴市场。除了太阳能设备生产基地转移入这个区域,各国也相继推出FIT计划。

    根据SolarF阳光网,泰国依赖进口能源,预计到2017年,整个国家的能源消耗将达到21万亿泰铢,因此政府已经定下了在2020年中以可再生能源来提供用电量20%的目标,而泰国太阳能国家计划也计划将太阳能装机容量从2008年的36MW提高到2017年的550MW,成长至少15倍。因此,有人认为,作为东南亚第一个实施FIT计划的国家,泰国已经成为这个区域太阳能领域的领导者。

    石油储备丰富的文莱也计划推行FIT,以期改变这个国家的未来。截至2010年,世界已有超过68个国家推行FIT计划,虽然如此,一些国家也由于种种考虑而不推行此项计划。邻国新加坡就认为,FIT将扭曲能源市场的价格和使用。因此,除了FIT制度外,不同国家如美国、中国、新加坡也根据自身国情,在不同程度上扶持太阳能产业。

    至于我国,在太阳能发展热火朝天的这个时期,又有什么动作?

[小知识]
太阳能真的零污染吗?

    太阳能发电成为炙手可热的领域,除了作为可再生能源,也被认为是一种绿色能源。相较于火力、水力和核发电,太阳能发电看似对地球不会造成污染和破坏问题。

  根据科技新报的一篇报道《太阳能真的够“绿”吗?还是包裹着糖衣的毒药》,太阳能电池在制造过程中产生的高毒性四氯化硅、使用的各种化学物质(如氯氟酸)、产生的碳足迹、大量用水,都是不可忽略的污染问题。


    尽管如此,这些污染和其他化石燃料的污染相比,仍是非常小的。业界已经意识到这些问题并提出改善措施,以减少太阳能产业的职业伤害、防治污染和减少对自然资源的消耗。