美國(guó)：把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)

本刊記者/吳凡 綜合報(bào)道

美國(guó)：把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)

本刊記者/吳凡 綜合報(bào)道

一直以來(lái)，風(fēng)能主宰著龐大的可替代能源市場(chǎng)，可在太陽(yáng)能能源生產(chǎn)方面的最新發(fā)展或許可以讓太陽(yáng)能成為更可行的選擇。如果太陽(yáng)能可以儲(chǔ)存，問(wèn)題就解決了，但解決方法實(shí)施起來(lái)很困難。直到最近，該領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了一種突破性儲(chǔ)存材料，使的太陽(yáng)能的儲(chǔ)存成為現(xiàn)實(shí)，而這種突破性儲(chǔ)存材料正是生活中最常見(jiàn)的“鹽”。如今兩家以儲(chǔ)備太陽(yáng)能技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng)的企業(yè)獲得了政府貸款擔(dān)保，太陽(yáng)能的時(shí)代即將到來(lái)了嗎？

如果太陽(yáng)能日后要成為主要能源，并在美國(guó)電力供應(yīng)中獲得客觀份額的話，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)必須要克服一個(gè)主要的障礙，就是必須尋求到方法確保在太陽(yáng)沒(méi)有閃耀的日子里能夠儲(chǔ)備太陽(yáng)能。這樣一個(gè)挑戰(zhàn)為另一種形式的能源產(chǎn)業(yè)提供了發(fā)展的可能，就是太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能熱水器通過(guò)利用太陽(yáng)熱量來(lái)為水加溫，生產(chǎn)電力。被加溫的水可以被用來(lái)加熱日后要儲(chǔ)存太陽(yáng)能的鹽，這樣太陽(yáng)落山以后，帶來(lái)家庭大量使用電器和夏季使用空調(diào)的高峰需求后，就有了足夠的電力供應(yīng)。

巨額投資是否值得？

近日，兩家加州的公司已經(jīng)開始計(jì)劃運(yùn)用這一儲(chǔ)備太陽(yáng)能的技術(shù)。其中一家公司SolarReserve，正在內(nèi)華達(dá)州的沙漠地帶修建工廠，預(yù)計(jì)在明年投入使用。另一家公司BrightSouece，計(jì)劃在加州建造三個(gè)工廠，將在2016年和2017年開始運(yùn)營(yíng)。這4家工廠總計(jì)可以在夏季的晚上為數(shù)十萬(wàn)家庭提供電力供應(yīng)。

這一技術(shù)最后能不能得到大規(guī)模推廣還需要進(jìn)一步觀察，但是谷歌，Chevron和Good Energies等公司都在投資這一領(lǐng)域，NV Energy和南加州的愛(ài)迪森公司也簽訂了長(zhǎng)期合作合同，將從這些新型能源公司中購(gòu)買電力。這些新型能源工廠的一個(gè)重要功能就是彌補(bǔ)太陽(yáng)能板的功能不足。太陽(yáng)能板是直接從太陽(yáng)光中來(lái)生產(chǎn)電力。當(dāng)太陽(yáng)能板在黃昏或者陰天不能工作的時(shí)候，新型能源工廠就可以利用其儲(chǔ)備的熱能了。

目前光電池板的價(jià)格大幅下降，如果其價(jià)格進(jìn)一步下降，使得更多家庭都能夠安裝這一設(shè)備，新型能源工廠的作用或許會(huì)更加突出。隨著電網(wǎng)越來(lái)越多的以太陽(yáng)能板和風(fēng)力渦輪機(jī)為動(dòng)力基礎(chǔ)，電網(wǎng)必須需要更加能夠平衡該系統(tǒng)的能源來(lái)源補(bǔ)充，同時(shí)可再生能源將是首選。

用“鹽”儲(chǔ)存太陽(yáng)能

SolarReserve的CEO，Smith說(shuō)“很多能源服務(wù)商都希望能夠生產(chǎn)足夠多的千瓦每小時(shí)的可再生能源，這樣就能夠滿足政府對(duì)更多利用替代能源的嚴(yán)格要求了。我們?cè)诎l(fā)展的過(guò)程中，需要外界更多關(guān)注我們能提供更多電力的事實(shí)。”他主要指的是公司的存儲(chǔ)技術(shù)。

美國(guó)能源部對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)頗為認(rèn)同：在9月能源部對(duì)SolarReserve公司在內(nèi)華達(dá)州的項(xiàng)目給予了價(jià)值7.37億美金的貸款擔(dān)保。這家工廠將最高生產(chǎn)110MW的電力，儲(chǔ)備足夠的熱能確保在太陽(yáng)沒(méi)有閃耀之時(shí)運(yùn)行8-10小時(shí)的能源。

公眾對(duì)于政府對(duì)太陽(yáng)能項(xiàng)目給予貸款擔(dān)保的態(tài)度在Solyndra公司倒閉之后急轉(zhuǎn)直下，Solyndra也是加州的一家公司，接受了政府價(jià)值5.35億美金的貸款擔(dān)保來(lái)建造制造太陽(yáng)能板的工廠，但是結(jié)果卻是暗淡的市場(chǎng)。但是對(duì)于生產(chǎn)電力的公司來(lái)說(shuō)，前景總是明朗一些，因?yàn)楹吞?yáng)能設(shè)備不一樣，它們提前就有合同預(yù)售了。

SolarReserve和Brightsource的技術(shù)細(xì)節(jié)差別不大，都將利用上萬(wàn)個(gè)電腦運(yùn)行的招貼畫大小的鏡子來(lái)吸收太陽(yáng)能。SolarReserve通過(guò)融化的鹽來(lái)吸收熱量，這可以馬上用來(lái)加熱水，這一過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽會(huì)啟動(dòng)常規(guī)個(gè)、渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)運(yùn)行。熱鹽也可以被用來(lái)儲(chǔ)備數(shù)小時(shí)的熱能。BrightSource加熱水后可以立即被用作蒸汽或者加熱儲(chǔ)備熱用的鹽。這些工廠依賴鹽是因?yàn)槟軌虮人畠?chǔ)備更多的熱能。但是一旦溶解，就必須保持這一狀態(tài)否則就會(huì)不可逆轉(zhuǎn)的冰凍成固態(tài)。

這一技術(shù)并不復(fù)雜，復(fù)雜的在于這一技術(shù)的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。太陽(yáng)能熱氣的最簡(jiǎn)單最便宜的方式就是立即將熱轉(zhuǎn)化成電。但是公司就和收獲莊稼的農(nóng)場(chǎng)主一樣，希望能夠儲(chǔ)備起來(lái)，等價(jià)格上漲的時(shí)候再出售，而不是馬上投入市場(chǎng)。他們計(jì)算的是收入，關(guān)心的不是產(chǎn)量多少，而是可以產(chǎn)生最大收益的出售時(shí)機(jī)。而太陽(yáng)能板的廣泛使用，不管是在屋頂還是在沙漠地帶的太陽(yáng)能板對(duì)于產(chǎn)品的出售時(shí)機(jī)都會(huì)產(chǎn)生重大影響。

將太陽(yáng)能接入電網(wǎng)

目前，電力價(jià)格在黃昏和夏季的晚上是最昂貴的，光電能板對(duì)于降低價(jià)格可能起到非常大的作用，Paul是美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室的太陽(yáng)能專家，他這樣介紹說(shuō)，電力的價(jià)格在一天的下午會(huì)達(dá)到峰值，主要是在太陽(yáng)落山前后，這是因?yàn)樘?yáng)能的產(chǎn)量會(huì)很小甚至沒(méi)有。Woolard說(shuō)新工廠的主要目的就是要在最需要的時(shí)候生產(chǎn)電力，我們也在根據(jù)用戶在不同時(shí)期最重要的需求最優(yōu)化方案，其所在公司與南加州愛(ài)迪森公司簽署的合約還需要得到加州監(jiān)管者的批準(zhǔn)。

增加存儲(chǔ)量可以幫助很多空調(diào)在太陽(yáng)能板沒(méi)有產(chǎn)生能源的時(shí)候維持工作的狀態(tài)，同時(shí)也還有其它的經(jīng)濟(jì)收益。利用蒸汽制造電力的設(shè)備是這一系統(tǒng)最為核心的部分，但是如果和存儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，就可以相當(dāng)于一家沒(méi)有存儲(chǔ)量的公司運(yùn)行時(shí)間的兩倍。同時(shí)，陽(yáng)能服務(wù)必須保證兩種形式的電力供應(yīng)，以能源形式的和以發(fā)電能力形式的。雖然兩者之間的差異對(duì)于大多數(shù)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)沒(méi)有感覺(jué)，因?yàn)橄M(fèi)者只以千瓦小時(shí)的單位來(lái)付費(fèi)。

風(fēng)和太陽(yáng)能夠提供大量能源卻不能提供發(fā)電能力。如今將其能源轉(zhuǎn)化成發(fā)電能力有了昂貴的天然氣發(fā)電機(jī)作為載體，這一發(fā)電機(jī)可能在一年的大多數(shù)時(shí)候都是閑置的，但是在風(fēng)力不足或者太陽(yáng)不閃耀之時(shí)就工作起來(lái)。儲(chǔ)備太陽(yáng)能能夠?yàn)槊壳咝r(shí)的能源削減4美分的成本，Denholm先生這樣估算，這對(duì)于一件零售價(jià)格為11美分的商品來(lái)說(shuō)是非常了不起的受益，節(jié)省下來(lái)的的資金很大部分不會(huì)用于修建天然氣發(fā)電機(jī)。

出于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，Brightsource和SolarReserve都不會(huì)討論借貸資金的成本問(wèn)題。但是SolarReserve的Smith說(shuō)存儲(chǔ)技術(shù)只占到成本的5%。對(duì)于Brightsoure，南加州的愛(ài)迪森公司愿意出資為其再修建一座工廠在太陽(yáng)沒(méi)有閃耀之時(shí)發(fā)電。

任何一個(gè)項(xiàng)目的成功都和很多細(xì)節(jié)密切相關(guān)，但是其它的很多專家認(rèn)為對(duì)于有存儲(chǔ)發(fā)電能力的工廠來(lái)說(shuō)，市場(chǎng)的大門是開放的。一項(xiàng)由Navigant咨詢公司，Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和北太平洋實(shí)驗(yàn)室完成的調(diào)查報(bào)告發(fā)現(xiàn)，要更多地利用新能源的話，必須有更多后備的選擇。這項(xiàng)研究的主題就是光太陽(yáng)能源增加對(duì)于國(guó)家能源儲(chǔ)備一攬子方案的潛在影響。國(guó)家能源儲(chǔ)備需要新一代的技術(shù)，使其產(chǎn)量可以根據(jù)太陽(yáng)能自身的變化作出隨機(jī)調(diào)整，這項(xiàng)報(bào)告還表示，目前的太陽(yáng)能熱儲(chǔ)備系統(tǒng)就是為滿足這些需求而存在。