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法国与东京大学提出高空太阳能气球发电的构想

上网日期: 2016年02月02日 ?? 作者: Technews ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:高空能源? 高空太阳能气球发电? 高空风力发电气球?

迪士尼动画《大英雄天团》中虚构的“旧京山”市上空飘满了高空风力发电气球,虽然城市是虚构,技术却不是虚构,高空能源(Altaeros Energies)所发展的高空风力发电机在 2014 年获日本软银(SoftBank)投资 700 万美元;同为可再生能源,如今太阳能也不甘示弱的往高空发展,法国国家科学研究中心与东京大学合作经营的 NextPV实验室提出高空太阳能的构想。

NextPV 实验室的法国总裁,专精电化学、表面化学与材料工程的尚法兰索瓦·吉莫斯(Jean-Fran?ois Guillemoles)说明高空太阳能的点子:太阳能所谓不稳定性,主要来自于天气方面的干扰,当云层飘过时,地面的太阳能发电设施因为阳光遭到遮蔽而发生发电量急降,造成电网调度上的困扰,但是,在云层上方,整天都有太阳,每天都是阳光普照。至于该如何把太阳能板架到高空中,办法跟高空风力发电一样:采用大型气球。

法国国家科学研究中心与东京大学发奇想,高空太阳能云上发电《电子工程专辑》Source:大英雄天团

以目前的电网技术,太阳能受到云层飘过而发电中断产生的调度问题,已经可配合天气预报预先准备,不过云层遮蔽造成的发电量减少就无法避免,若采用高空太阳能发电,在云层之上,不管地面是阴天与天照样发电,加上减少穿过地面空气与灰尘的厚度,如此一来,发电量可望为地面的 5 倍。

但是高空气球架上太阳能板,万一遇上台风怎么办呢?简单,搭配气象预报,若遇上极端气候时,把气球收下来即可;此外,为了避免飞机意外撞上,气球也应该装上信号灯,信号灯耗用的电力不多,可由气球本身所发的电提供。

NextPV 目前正研究要以何种方式从气球送电回地面,以及高空太阳能发电相对于地面太阳能发电设施的成本效益如何,不过 NextPV 重点不仅在于成本,气球可移动、安装容易,这项特性,不仅使得设置设备的碳足迹相当低,也使得高空太阳能发电可以如高空风力发电一样可以自由收放、移动位置,因此开启许多应用方式的可能性,如临时支持偏远断电区域,或是为临时的偏远工程供电等。

做为分散式能源使用

然而,NextPV 的狂想还不仅止于此,既然高空太阳能是以大型气球为基础,NextPV 甚至想以气球本身为能源储存方案,NextPV 打算以氢气填充气球,氢气不仅能让气球漂浮,还能做为能源储存,尚法兰索瓦·吉莫斯认为,高空太阳能设备可接上氢燃料电池系统,电力有余裕时,制造氢气储存于气球本身;当夜间需要用电时,就从气球汲取氢,以氢燃料电池发电,气球的大小可储存 10 天的发电量,供应夜间需求绰绰有余。

不过这个氢储存的狂想部分受到许多质疑,首先是制氢设备要放在何处?若在气球上,则将大为增加气球重量,恐影响飘浮能力,若放本地面,则要有氢气管线通往天上的气球,显然有相当危险性;其次是,目前许多国家都已经明令禁止氢气球,也就是说若是以氢气填充气球,则无法合法营运。

其实若只是为了要夜间供电,也不用如此大费周章,可本地面设置电池技术为基础的能源储存站即可,不论是用主流的锂电池,或是应用其他电池技术如液流电池等均可,电池站也可装载在货柜上,跟气球一样有移动性,支持譬如偏远临时工程等应用。

市场也质疑高空太阳能发电若是要连上电网,再加上并网所需的监控、调控等成本,恐怕价格上没有市场竞争力。不过高空太阳能若是真能实现,初期应用显然会是做为分散式能源使用,可支持临时需用电的偏远地区、临时性工程、偏远工业场址、矿场、军事基地,或是支持灾难救助、野外研究、以及野外音乐会等各种临时性活动等,这些偏远或临时工程的用电需求原本无法满足或成本极高,高空太阳能会是相当好的解决方案,这些领域并不需要与电力公司电网价格竞争,最大的竞争对手,反而可能将是高空风力发电。

当技术发展成熟,高空太阳能其实可望有更有效率、更多附加价值的应用方式,例如,同样以气球搭载,高空太阳能气球可与高空风力发电机结合,不仅一举两得,还能顺带解决夜间供电问题;阳光普照的日子,高空太阳能气球飘浮城市上方,或可提供遮荫降低热岛效应,不仅本身发电,还能减少城市用电,这些都具有想像空间。无论如何,期望 NextPV 尽快打造出原型机开始测试吧。

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