2007-08-28

太陽能產業預報:陽光普照

Forecast for solar power: Sunny
http://www.usatoday.com/tech/science/environment/2007-08-26-solar_N.htm

By Paul Davidson, USA TODAY / 2007.08.26

太陽能長久以來都是再生能源產業當中的 Mercedes-Benz:時髦、安靜、低維護(low-maintenance)。

然而,太陽能也如同 Mercedes 一樣,普遍受到喜愛,但對大多數人來說卻過於昂貴。一套 4 千瓦的太陽能系統耗費約 34000 美元,而且沒有政府貼現或稅務優惠。

結果,太陽能佔不到美國電力產生的 1%。其他替代能源,例如:風力、生質與地熱,則離廣泛部署還很遙遠。

不過太陽能的前景會更加光明燦爛。有幾十家公司表示,技術發展將使得它們在三年內把太陽能板的安裝價格減半。到了 2014 年,若把節省下來的能源納入其中計算,太陽能系統的價格將能與傳統電力相競爭,Deutsche Bank(DB)表示。而且不包含任何政府獎勵。

若此真的發生,太陽能板將成為一般性的家庭與企業設備,劍橋能源研究協會的 Brandon Owens 表示。

由半導體公司與一群「薄膜」太陽能製造者所引領的「創新」,從日光中搾取更多能源。這些創新將用更少的矽來製造太陽能板,並且讓生產更有效率。

創投公司在 2006 年為太陽能公司注入 2 億 6 千 4 百萬美金,相較之下 2004 年只有 6 千 4 百萬,研究公司 Clean Edge 表示。新興公司也從今年的美國研究獎助金中獲益 1 億 5 千 9 百萬美元,這份大禮為的是減少發電廠的全球暖化排放。


劇烈的價格轉變

高成本的太陽能板起因於反覆無常的矽價格、低產量與高設置成本(setup costs)。

太陽能板在日光中的光子撞擊矽 -- 電腦晶片中相同的材料 -- 當中未受束縛的電子時產生電力。矽如同三明治般夾在二層金屬板中;電子則從一側流向另一側。

數年前,SunPower,Cypress Semiconductor 的一個單位,領悟到上層金屬板會反射太陽光,削弱日光轉換成電力的效率。所以該公司決定要將二層金屬板都置於矽層下方。它現在的效率是 22% 相較於平均數的 16% 算是業界當中的高效率, Monness, Crespi Hardt & Co 的分析師 Dan Ries 表示。這表示用較少的太陽能板就能產生所需電力,削減裝設成本並讓家庭負擔得起這套系統,而家庭的屋頂較商業建築來得小。

SunPower,表示它將在今年 7 億 4 千萬美金的銷售額中賺到 9 千萬美金,可以預期它的價格在 2012 年能與電力網相競爭,副總裁 Julie Blunden 表示。

也準備在市場上掀起波濤的是 Applied Materials,電腦晶片產量第一的機構。去年,它藉由支付太陽能製造商 Applied Films 4 億 6 千 4 百萬美金,進攻這個產業。現在,它將用平板電視與筆電製造時所帶來的效率改變太陽能產業。

它的機器將超薄太陽能電池刻畫在一個巨大的、55 平方英尺的玻璃上,以削減製造與設置成本。

"我們想要讓需求持續下去," CEO Mike Splinter 表示。

如同風力,太陽能並非是種始終如一的能源,平均來說,每次運作時只佔全力的 20%-30%。

太陽能的最大優勢在於正午時供應最多電力,那時剛好是需求高峰。而且它不管是家用或商用都可以安裝,減少建造排放污染的發電廠造以及礙眼的電力傳輸線的需要。

像加州這樣的州,具有高昂的電力價格與政府鼓勵,太陽能對於某些客戶來說已成為特價商品(bargain)。 Wal-Mart 最近表示,它將太陽能板鋪貨在加州、夏威夷州超過 20 家店中。

Google 正在它加州山景城的總部上鋪設 9212 塊太陽能板,足供 1000 戶人家使用。


強烈需求

太陽能產業預計在未來三年會成長三倍,收益從 130 億美金變成 400 億美金, Piper Jaffray 的分析師 Jesse Pichel 表示。銷售的渦輪增壓器是政府有鼓勵的國家,例如德國與日本。在美國,加州與紐澤西州有大量的消費者貼現 -- 顯然是美國規模最大的市場 -- 再加上聯邦租稅減免(federal tax credit)已削減系統價格達 1/3 或更多。

大部分的州並沒有提供太陽能的貼現,不過當大量銷售使得成本更具效益時,價格自 1980 年代中期以來已降低大約 90% -- 過去五年則每年降低 40%, Rhone Resch 說,太陽能產業協會的頭頭。現在,專家表示它將採取量子式的技術性躍進,讓價格得以迅速降低至經濟實惠的程度。一堆公司表示它們準備要進行的事:
  • 傳統太陽能電池製造者。這一組包括 SunPower,倚賴將標準的 silicon wafers 當作半導體。它們佔太陽能產業的 90%。某些使用較少的矽,因為電力只在頂層產生。

    Evergreen Solar ,使用二根帶鋸(ribbons,譯註其方法叫做 string ribbon)來精細塑造融化的矽。其他人則是將矽切成 wafers,損失達一半以上的內部鋸木屑。

    Sharp,排名第一的製造者,採用不同的步驟,它在掛物架(racks,那能將太陽能板裝到屋頂上)上製造太陽能板,來削減設置成本。


  • 聚光型太陽能電池製造者。它們使用透鏡或鏡子來放大日光。 SolFocus 的鏡子能聚光達 500 倍,讓它們只使用一小塊在標準太陽能板中能找到的半導體。不過這些系統無法在多雲的日子運作,而且需要笨重的太陽追蹤器,讓它只適用於公用事業以及產業客戶。


  • 薄膜製造者。它們將 1% 的半導體規律的鋪設在一片玻璃上達到最低成本。它們經常使用比矽便宜的材料。這是一大優勢,因為全世界的矽短缺讓價格推升。First Solar 每瓦特的生產成本是 1.19 美金,相較下傳統太陽能是 2.80 美金。它表示,2010 年將達到每瓦特 1 美金的目標,這是建造傳統發電廠的成本。這家新興公司所接的 40 億美金合約已排到 2012 年去了。

    其他新興公司,Nanosolar,將細小的半導體粒子嵌入至印墨中,讓它能夠像印刷廠一樣輕鬆地大量生產太陽能板。而 United Solar Ovonic 將它的半導體沈積在具有彈性的不鏽鋼片上,那看起來就像一捲底片,而且可以低廉成本貼在屋頂上。

    一項警告(caveat):薄膜太陽能板的效率只有標準系統的一半。因此,它需要較多空間,也因此較適合公用事業與企業。

Owens 告誡說,要達到如鐵絲網般(grid-like)的價格可能要比太陽能製造商所信誓旦旦的還要久。若確定有更多的陽光與更高的電力等級或許能更快到達那種境界。業者 "「畫大餅(promising the moon)」已經有很長一段時間了。"

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fsj 提到...

極致節能 全球首架全太陽能飛機原型亮相

中央社 2007/11/06

(中央社記者周盈成蘇黎世六日專電)瑞士「陽光動力」團隊發展世界首架將完全以太陽能完成日夜環球飛行的有人駕駛飛機,昨天公布原型機設計。翼展達六十一公尺、重僅一噸半的原型機預計明年完工試飛。

陽光動力是由瑞士探險家皮卡爾和工程師波許柏格領導,二人分別是團隊的總裁和執行長,也將是駕駛員。在昨天於蘇黎世杜本多夫飛行場舉行的記者會上,皮卡爾指出,陽光動力飛機將向世人展現替代能源和永續發展的願景。

皮卡爾強調,陽光動力飛機不只是一架太陽能飛機,而是能夠完全不用任何燃料、日夜連續飛行的飛機;它在日間接收太陽能,夜裡靠著白天存入電池的能量繼續飛行。

波許柏格說,設計陽光動力飛機的中心主旨就是「把節省能源推到極致」。原型機覆滿太陽能板的機翼長達六十一公尺,和一架空中巴士A340相當;即使如此,全部太陽能板一天一夜平均能產生的電力,也不過相當於點亮一顆綴有二百顆三十瓦燈泡的聖誕樹。

以這樣的電力要推動四具螺旋槳飛行,這架飛機的材質必須極輕,波許柏格說:「在測試中不曾壞掉的零件,可能都有過重的問題。」

為求極簡化,僅容一人的狹窄駕駛艙沒有暖氣和加壓;飛機在日間飛高,以求最好的日照狀態,但夜間須飛低,以免駕駛員凍壞身子。

陽光動力團隊的資料指出,飛機在能源、重量、堅固和飛行性能各方面都要求能取得平衡,是尖端科技的重大挑戰,來自六個國家的五十位各領域專家四年來投入研究、建造、模擬、試驗後,現在才宣布最後的成型。

被問到駕駛這架飛機的危險性時,出身探險世家、也是著名的熱汽球飛行員皮卡爾表示,萬全的研究和準備可以讓風險減到最低。他還說:「世界上最危險的事,不是駕駛一架全太陽能飛機,而是人類還相信可以繼續靠著大量燃燒石油、擾亂氣候、破壞環境而活下去。」

代號HB-SIA的原型機在今年六月開始建造,預計明年秋天開始試飛,並在二零零九年完成首次夜間飛行。後續的第二架飛機預計以相當於空中巴士A380的八十公尺翼展,在二零一一年完成橫渡大西洋及環繞地球飛行。

陽光動力的飛行任務負責人克雷對中央社表示,雖然飛機理論上可以不落地環球飛行,但考量飛行員身體狀況無法這麼做。目前的計畫是分段飛行,先由杜拜起飛到上海、上海到夏威夷、夏威夷到美國本土、美國到歐洲、再返回杜拜。

每段飛行約五天時間,由皮卡爾和波許柏格輪流駕駛,並在起降當地廣為宣傳,推廣替代能源和永續發展的觀念。

這項計畫的主要贊助者包括:比利時索爾維藥廠、瑞士亞米茄鐘錶、德國德意志銀行,所需的七千萬歐元(約新台幣三十二億八千多萬元)已募集了六成五,仍繼續集資中。

fsj 提到...

上太空找太陽能 10年內成真

楊明暐/綜合報導 中國時報 2007.11.09

未滿16歲的北一女學生蔡佩真在首屆亞洲科學營中曾向獲1998年諾貝爾化學獎得主孔恩 (Walter Kohn)提問,地球能源短缺可不可能到太空其他星球找能源,孔恩當時稱讚她很有想像力,「這真是個太好的問題了」。

現在利用巨大的人造衛星在太空收集太陽能再將其投射回地球,有可能在本世紀上半葉成事實,且將成為人類所仰賴的重要能源之一。

衛星收集效能是地面40倍

美國國防部官員表示,五角大廈「太空安全局」(NSSO)可能在近期內就利用人造衛星收集太陽能展開研究。該局的報告確信,基本概念驗證可在4到6年左右完成,實質的電力展示最快在2017年至2020年便能進行。

利用人造衛星收集太陽能的構想聽起來像天方夜譚,但這樣有它的意義:在太空中,由於沒有大氣層的散射,陽光也不受季節變化和夜晚影響,太陽能電池每年能收集到的能源為地面的40倍。

NSSO的報告稱,裝有太陽能板的人造衛星在太空軌道運行時收集到的太陽能,抵得上覆蓋好幾公頃地面的同類設施。這些能源則可以利用巨大的雷射或微波光束送回地面。

發射「能源援助」可救人命

報告樂觀地認為,運用這種方式,未來將可利用人造衛星向衝突或受災地區發射「能源援助」,並降低為了爭奪資源以及地球暖化所造成的人命損失。

NSSO助理局長約瑟夫.魯吉說:「與此相關的科技已發展了一段時日,真正困難和昂貴的部分是把設備送入太空軌道。我們需要定期發射以及軌道上的機械裝配系統。這項計畫將耗資100億美元,但至2050年,它將能滿足美國10%的電力需求。」

可以取代石油所產電力

德國能源觀察組織上個月發表報告,指全球石油產能已於去年達到巔峰,日後將以每年7%銳減,到2030年將只剩現有產能的一半。

太空安全局面對這一情勢,認為能源供應有戰略重要性,該局指出,所有現存油源每年可產生250兆瓦電力,而地球同步軌道上一條1公里寬的能量帶每年可收集到能量相當於212兆瓦電力。

最先布置的一批人造衛星,可持續產生10百萬瓦到25百萬瓦電力,足以應付一個2萬5000人口的城鎮需要。如果能源透過微波傳送,必須有一個覆蓋地面0.1平方公里的陣列設施加以接收。雷射光束則需要更大接受陣列。這類天線陣列實際上是透明的,不像一般光能電池,因此在其底下可以種植作物。

微波光束到地表不會致命

或許有人擔心來自太空的微波光束會是一種致命武器。太空安全局的丹姆弗斯中校說:「假如2.45Ghz(24.5億赫)的微波光束偏離目標,射進一個小鎮,其結果可以忽略不計。微波到達地表時,其能量密度只有正午太陽的六分之一。」

當然,衛星收集太陽能也可以運用於軍事。美國軍方可以利用這套系統將電力輸送給前線部隊,每千瓦小時電力成本為1美元,比一般家庭用電貴上幾倍,但比軍方使用攜帶的燃料要便宜許多。利用這種方式傳輸電力,就不需漫長而脆弱的補給線,比較不便的是需要使用相當佔地方的能量接受器。



◆ 台灣的能源政策在哪裡?

王子榮/台中市(自由業)中國時報 2007.11.09

國際油價飆升可能破每桶一百美元的關卡,石油資源耗盡的警訊也悄悄地浮現出來,為此各國都想盡辦法減少對石油的依賴。像是過去被視為最依賴石油的丹麥和日本,因為上世紀七○年代石油危機的教訓,丹麥致力於開發太陽能和風力發電等天然能源,而日本則是致力於核能的發展,甚至打算把核能提高至日本總開發能源的百分之四十,以此減少對石油的依賴。

瑞典更因不斷研發再生能源,甚至打算在二○二○年成為一個完全不使用石油的無油國,而在台灣同樣也面臨油價居高不下,帶動其他物價一起上漲的問題。

然而我們的政府只是熱中在入聯慢跑等政治性議題,不但沒有重視這些重大民生問題,甚至還有官員面對菜價飆升的問題,嘲諷民眾為何不去買一把五元的青菜,主管經濟的首長面對油價飆升,居然叫民眾少開車或開小車,自己卻開著三千CC的公務車做最壞的示範,還有官員還怪罪媒體都挑貴的東西報導等荒謬言行。

看著其他政府未雨綢繆為高油價時代做準備,而我們的政府到了選舉時就說要愛台灣要本土,然而看著那些不食人間煙火的權貴,拿著聖火彰顯自己「愛台的表現」,再看看國內無法控制的飆升物價,這個「愛台灣」既沉重又諷刺。

※ 抱歉,現在選舉、公投把這些政策都擠掉了。