提到太陽能,人們往往會想到太陽能電池板。目前,光伏發電是人們利用太陽能的主流。而最新的科學研究指出,利用太陽能更有效的方式是光熱發電。較之于光伏發電,光熱發電效率更高,成本更低,有著更為廣闊的發展前景。
太陽能利用的復興
一個世紀以前,美國工程師弗蘭克·舒曼在埃及的米阿迪建起了五座巨大的反光器。借助于反光器,陽光被聚合投射到離地200英尺高的管道上。管道中的水經過加熱產生水汽,帶動一臺65馬力的抽水機。抽水機每分鐘能夠從尼羅河抽取6000加侖的水輸送到附近的田地里。舒曼的杰作被人們視為是世界上第一家大規模利用太陽光熱的工廠。在接受《美國科學》雜志的采訪時,舒曼談到了能源利用問題。他說:“我有種強烈的感覺。一旦化石燃料用光,人們必須要利用取之不盡的太陽能。否則,人類將退回到野蠻時代。”
舒曼的工廠是利用反射太陽光熱產生動力來推動抽水機工作的。如今,人們主要是利用太陽光熱來發電。雖然用途不一,但利用太陽光熱的原理是一致的。事實上,人類利用太陽光熱的歷史可以追溯到幾千年以前。中國人很早以前就學會利用太陽光生火。古希臘科學家阿基米德也曾經利用反光鏡反射陽光,使入侵的羅馬艦隊著火,從而挽救了雅典。太陽能光熱發電的現代史則始于上世紀七十年代的石油危機,該危機促使眾多國家開始研究清潔可再生能源,用以代替化石燃料。光熱發電是清潔能源研究的重要組成部分。但是,隨著化石燃料價格的下滑,逐漸侵蝕了人們對太陽能光熱發電的熱情。
如今,隨著化石燃料費用的升高以及各國減排目標的確立,太陽能光熱發電再一次得到世人的關注。據科學家預計,我們即將迎來太陽能光熱發電的復興。加利福尼亞州電力研究所的項目主管卡拉·利比說:“二十年前,就當每個人都以為人類即將邁入太陽能時代的時候,煤炭、石油價格的下降讓我們錯過了那次機會。現在看來,太陽能時代的到來應該是板上釘釘的事了。”
光熱發電,優勢多多
太陽能光熱發電主要是采取太陽熱能集中技術,利用鏡面將陽光集中起來,以便產生熱能,然后利用熱能產生蒸汽,再利用蒸汽驅動發電機來發電。
長期以來,電力行業一直視光熱發電為利用太陽能的一項選擇。但是,光熱發電需要在前期的建設中投入大量資金,而且只有在產電量到達百萬瓦特規模時,其性價比優勢才能得以凸顯。相對而言,太陽能電池板產電量雖然只有幾千瓦,但是簡單易行,這也解釋了為什么光伏發電會占據太陽能市場的主導地位。近年來,隨著光熱發電各項技術的進一步發展和各國節能減排目標的確立,光熱發電的比較優勢重新得到了各方的關注。通常說來,建造太陽能光熱電廠是需在前期投入一定的資金,但之后的運行費用極少,因為發電的原料是完全免費的太陽光。一旦光熱發電形成規模,建設的費用還會進一步攤平。太陽能光熱發電的技術,對同樣是利用蒸汽推動發電機發電的化石燃料電廠來說也不陌生,技術上有進一步突破的空間。事實上,光熱電廠正在不斷推出新的技術手段,進一步降低運行成本。
此外,和光伏發電的巨大波動相比,光熱發電的穩定性更勝一籌。一方面,由于熱能的熱惰性,即便是烏云遮住了太陽,光熱電廠仍然可以利用之前聚集的熱能發電。另一方面,熔鹽儲存熱能技術的發展使得光熱電廠在夜晚也可以照常運行。光熱發電的穩定性,受到人們的青睞。
減排行動和發展可再生能源的要求進一步推動了光熱發電的復興和發展。事實上,各國已經出臺了對太陽光熱發電的稅收優惠政策,這使得各方投資光熱發電的熱情進一步高漲。據估測,在未來的五年,太陽能光熱發電的發電量會激增18倍,從現在的年生產5億8千萬瓦特增長到大約1萬兆瓦。通常來講,1億瓦特就能滿足8萬戶家庭的用電需要。
美國華盛頓新能源研究中心的分析員納撒尼爾·布拉德說:“發展光熱發電有防患于未然的意義。如果我們一直使用化石燃料,總有耗盡的那一天。到時,我們就只能燒我們的衣服了。”
市場前景廣闊
光熱發電廣闊的市場前景是十分誘人的。畢竟,它的動力來源是取之不盡的太陽光能,而地球本身就有一條天然的陽光帶。這條陽光帶是連成一線的亞熱帶沙漠群,包括美國的西南部、撒哈拉大沙漠、中東和澳大利亞的絕大部分地區。近期出臺的一份研究報告指出:只要能夠利用上全球1%的沙漠,光熱發電就可以滿足全世界的用電需要??屏_拉多州金州市的美國可再生能源實驗室首席項目運營官馬克·麥赫斯表示,如果能充分利用美國西南部地區的太陽熱能,理論上產出的電力會是當前美國包括化石燃料、核能和風能在內的所有能源產出量的十倍,可以大大滿足整個美國的能源需求。他認為,光熱發電能夠超越光伏發電,重新取得它在歷史上曾經達到的領先地位。
以國家電網和皇明太陽能集團為代表的國內企業也已經開始太陽能光熱發電的嘗試。一直看好太陽能產業發展的中國科學院電工研究所可再生能源研究中心主任馬勝紅就曾大膽預言,“2015年到2020年我國光熱發電產業將進入初步商業化運作階段”,屆時,光熱發電將快速展開區域性發展。