积雪反光助力,高海拔太阳能发电效益比都市高150%

2019-01-11 09:13 来源: 百家号 

  太阳能板理想装设地点在哪?可能会有人回答日照时间极长的沙漠、住宅或是办公大楼屋顶,而最近瑞士科学家认为,人们也可以在白雪霭霭的高山上装设太阳能板,其发电效益不容小觑,得益于空气尘埃少与积雪反射,团队发现冬季高海拔太阳能板发电效益比都市还要高150%。

  瑞士在2017 年中旬公投通过禁止建造新核电厂,6 成民众更是支持政府扩大采用再生能源,但要逐步淘汰核电、转换成绿能不是一件容易的事情。目前瑞士主要供电来源为水力发电,占比高达65%,核能发电比率则占35%,风力发电与太阳能仅占不到5%,如何补足核电遗留的缺口便是瑞士当今的课题。

  只不过瑞士发展再生能源有许多难关待突破,像是绿能发电效益虽然在夏季相当高,但当时用电需求较低,而冬季则截然不同,由于暖气需求增等因素,瑞士在冬天会迎来用电高峰期,因此瑞士的进口能源支出也相当庞大。对此瑞士洛桑联邦理工学院正绞尽脑汁,希望能找出可提高再生能源发电占比又不会让当低缺电的方法。

  而近期由Annelen Kahl 教授带领的团队则发掘瑞士地理优势,把研究目光转移到「太阳光电」与「高山」的组合。

  理论上来说,若把太阳能板装设在高海拔地区,面板的发电效益会因为大气层薄而透彻、太阳辐射强等因素而提高,再加上假如采用双面太阳能板,背面的模组也可以吸收积雪反射的光,进而增加模组功率输出。

  像是欧洲其他国家、日本等纬度较高的国家也有采用双面太阳能板与追日系统来提高太阳能发电效益,之前日本青森县弘前市更投入研究大雪是否会影响面板发电效果,最终实验指出,只要注意系统设置方式,实际受影响的发电效益仅2.4%。

  但目前还没有足够的数据来量化高海拔太阳能板的潜力与缺点,对此,Kahl 团队在位于平均海拔1,560 公尺、拥有全欧最大高山滑雪场的达佛斯测试小型太阳能阵列,并运用卫星追踪该电站每小时的太阳辐射量与积雪的光反射潜力。

  研究指出,假如策略性地将太阳能板装设在高海拔与积雪地区,可望减少瑞士冬季能源赤字50%,团队更发现高海拔太阳能板发电效益比都市还要高150%。Kahl 表示,由于卫星影像的积雪覆盖区域画素较为粗略,以及研究没有考量到温度,团队也许低估这一数据。

  除了日照时数之外,平均气温也是太阳能发展的关键要点,太阳能板是将光转换成电,并非将热能转换成电能,炎热天气反而会降低转换效率,太阳能更适合在晴朗寒冷的地区发展。

  但在山区安装太阳能板的挑战比平地来得多,像是社会观感、环境生态、设备运输问题等因素都是需要留意的地方,且若要将太阳能板连接中央电网,也需要拉设电缆与馈线,实际应用状况还需要考量到设置地点。

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