就說這高溫天氣把人逼瘋到什么程度了。
有人甚至動了買太陽能的心思,來給自己家空調(diào)供電。
(相關(guān)資料圖)
HN上也是呼聲一片,“我們需要大量太陽能板”還成為了全民熱議話題,討論度達到了809。
這種天氣下,英國7月一天的太陽能發(fā)電量就達到了66.9吉瓦時,能滿足全國8.6%的需求,德國那邊據(jù)說還達到了太陽能發(fā)電量單日新高。
難道說,極端高溫還真能“百害而有一利”?
BUT,非常抱歉,你可能想多了。
太陽能發(fā)電,其實也怕高溫!
太高溫,光伏發(fā)電效率下降了
這事兒還得從太陽能發(fā)電的設(shè)備說起。
太陽能發(fā)電的原理,本質(zhì)上是利用光照射半導(dǎo)體產(chǎn)生的光伏效應(yīng)(光生伏特效應(yīng)),將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>
具體來說,就是通過將太陽光照射到P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸形成的PN結(jié)上,PN結(jié)吸收光子的能量后,激發(fā)電子和空穴(向相反方向移動),從而出現(xiàn)異號電荷積累形成正負(fù)兩極,產(chǎn)生電壓。
從這個角度來看,更多的光能確實能產(chǎn)生更多的電能。
BUT,高溫不等于更多的光能(即使沒有太陽光,環(huán)境溫度也可能非常高)。
不僅如此,它還會嚴(yán)重影響半導(dǎo)體的工作效率。
受自身性質(zhì)影響,半導(dǎo)體的溫度穩(wěn)定性極差,必須保持在20℃~30℃范圍內(nèi)才能正常工作,高溫散熱不及時的話,直接就燒壞斷路了。
除此之外,高溫還會產(chǎn)生熱斑效應(yīng)和PID效應(yīng)等影響。
熱斑效應(yīng),指串聯(lián)支路中部分組件因某些原因被“遮蔽”,不僅無法產(chǎn)生電量,還會被當(dāng)做負(fù)載消耗其他支路產(chǎn)生的能量。
一旦出現(xiàn)高溫天,局部溫度過高的情況就會被加劇,強化熱斑效應(yīng),直接導(dǎo)致組件電池板老化、損壞的情況。
畢竟作為暴露在外界的“一大塊板子”,光伏電池板不可避免會被污染,如出現(xiàn)鳥屎等。
放在平時,鳥屎也就是導(dǎo)致一個小電阻,但高溫一出現(xiàn),就會加劇它帶來的影響,極易出現(xiàn)燒壞組件的情況。
除此之外,PID效應(yīng)(電勢誘導(dǎo)衰減)也會隨著高溫潮濕的環(huán)境加劇。
由于高溫天氣往往也伴隨著潮濕,因此空氣中的大量水蒸氣,會通過封邊硅膠或背板進入組件內(nèi)部,從而導(dǎo)致組件內(nèi)部大量電荷聚集在電池片表面,造成性能嚴(yán)重下降。
綜合來看,太陽能發(fā)電的最佳溫度在25℃,溫度太高反而影響發(fā)電。
而且,高溫或許還對新能源發(fā)電有更嚴(yán)重的影響。
比如一些核電站最近都在降低發(fā)電,因為排出的冷卻水溫度太高,會對海洋生物造成威脅。
例如在去年年底,英國的托內(nèi)斯核電站就不得不緊急關(guān)閉,因為較高的海水溫度導(dǎo)致大量水母泛濫,以至于直接堵塞了他們的冷卻水出口。
同樣在這些年,美國加州、日本、菲律賓和以色列的一些海水降溫核電站,也因為采取海水冷卻的方式,導(dǎo)致大量水母繁殖而無法繼續(xù)運行。
那么,高溫會導(dǎo)致太陽能工作效率下降的話,通過熱能這種方式可不可行呢?
還有哪些利用太陽的發(fā)電方式?
眾所周知,我國是一個可以把黑人老哥都熱到中暑的高溫大國。
這么好的熱能資源,咱們當(dāng)然得利用起來。
所以除了太陽能光伏發(fā)電外,我國還有很多利用太陽能的新型發(fā)電方式。
比如常被拿來做比較的光熱發(fā)電。
在我國敦煌就建有全亞洲裝機容量最大、全球單機聚光面積最大的熔鹽塔式光熱電站。
今年6月,它的發(fā)電量超過了3379萬kWh,單次連續(xù)不間斷發(fā)電262小時,晴天平均日發(fā)電量超過185萬kWh。
與上述提到的光伏發(fā)電不同,它不需要昂貴的硅晶光電轉(zhuǎn)換工藝,原理上其實類似于傳統(tǒng)的火力發(fā)電。
簡單來說,就是用一面面大鏡子來聚集太陽光,通過換熱裝置“燒開水”產(chǎn)生蒸汽,然后推動汽輪機發(fā)電。
因為原理相近,它甚至可以直接接入傳統(tǒng)發(fā)電廠。
其最大的好處就是沒有太陽光時,還能繼續(xù)發(fā)電。
通過儲能系統(tǒng),光熱電站可以先將有太陽時的熱能收集起來,在光線不足時再調(diào)用。
這就避免了光伏發(fā)電中,一沒太陽就停擺的問題,還能根據(jù)下游用電需求來調(diào)峰。
與此同時,光熱電站所用導(dǎo)熱工質(zhì)是循環(huán)使用的,幾乎不產(chǎn)生排放。
更為關(guān)鍵的是,上述我們提到光伏發(fā)電易受高溫影響的主要原因在太陽能電池板上,而光熱發(fā)電并不使用這一部件。
所以,應(yīng)對極端高溫氣候,光熱發(fā)電或許會更有優(yōu)勢?
但光熱發(fā)電同樣有劣勢,那就是對光照、占地面積要求更高,不是一種適合小型化的技術(shù)路線。
比如敦煌光熱電站的鏡場總面積達到了140多萬平方米。
一直以來,它的建設(shè)成本也居高不下,可達到光伏發(fā)電的4-5倍。
而除了陸地上,在水面上也能利用太陽能發(fā)電,還能順便解決太陽能電池板高溫的問題。
這就是浮動式水面光伏發(fā)電。
簡單理解,就是讓太陽能發(fā)電板漂浮在水上,水作為高熱容物質(zhì),能為光伏板散熱提供有利條件。
而且這種發(fā)電廠,可以直接建在城市郊區(qū)的湖泊水面上。
比如在我國德州丁莊鎮(zhèn),就建有世界單體容量最大的漂浮式光伏電站,總裝機容量為320兆瓦。
屬實是“躺著就能發(fā)電”了。
One More Thing
那么,格局再打開些,把太陽能板發(fā)射到太空可以嗎?
畢竟地球上能接收到的太陽能量,不僅已經(jīng)被大氣層反射散射過,各地區(qū)的空氣質(zhì)量也會影響太陽能發(fā)電的效率。
在太空中,太陽能板理論上還能做到24小時持續(xù)工作,不存在夜晚的影響。
于是在20世紀(jì)70年代左右,就有人提出了天基太陽能(Space-based solar power)的發(fā)電方法。
嗯,就是將衛(wèi)星發(fā)射到太空中,在太空中收集太陽的能量傳回地面。
它需要在衛(wèi)星上搭載光伏電池,將太陽能轉(zhuǎn)換成電能,再通過天線發(fā)射微波的方式,將電能傳輸?shù)降孛娼邮照尽?/p>
國內(nèi)外都有過這方面的研究計劃。2008年,日本提出要把空間太陽能作為國家目標(biāo),還制定了相應(yīng)的商業(yè)化路線圖;2014年,國內(nèi)西安電子科技大學(xué)也提出了OMEGA(球形膜能量收集陣列)計劃。
然而,受限于發(fā)射成本,天基太陽能研究并沒有火起來。
直到這幾年,隨著發(fā)射成本的降低,NASA也開始重新考慮“天基太陽能”這一技術(shù)的前景。
據(jù)SpaceNews消息,NASA已經(jīng)與一些技術(shù)機構(gòu)就這件事進行了討論,計劃將結(jié)果在今年9月的國際宇航大會(IAC)上展示。
不過,早在2012年,馬斯克就吐槽過這是個“蠢到?jīng)]邊兒”的事情。
你感覺這種發(fā)電方法可行嗎?
關(guān)鍵詞: 天氣這么熱太陽能發(fā)電不得起飛嘍啊嘍
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