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[信息] 太阳能产业

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发表于 2008-11-29 23:30:38 | 显示全部楼层

太阳能产业

由于地球的污染日益严重,温室效应造成全球平均温度持续升高,近年来地球暖化问题逐渐受到世界各国的重视,1997年160个联合国会员在日本签订「京都议定书 (Kyoto Protocol)」,要求工业国家在2008-2012年之前,必须将导致全球暖化的二氧化碳及其他五种废气排放量,较1990年降低5.2%水准,并于2005年2月16日开始生效。在油价高涨压力与京都议定书的约束之下,近年来各国政府陆续补助推动再生

  能源发电取代传统矿物燃料发电,以积极改善并减轻污染问题。

  回顾2 0 0 3年全球电力方面的投资金额一年约1200-1600亿美元,再生能源的投资约200亿美元,较1995年投资金额6 0亿美元成长近四倍;其中风力佔38%、太阳光电佔24%、太阳热水器佔21%、其他佔17%。太阳光发电设备具有低污染及产品寿命长达二十年以上的特性,不过因转换效率方面偏低,使得发电成本较传统方式偏高,必须仰赖政策性辅导补助推广。

  目前所见政府推动太阳能发电补助计画的国家,包括美国、德国、日本、瑞士、荷兰、大陆、印尼等。日本于1993年推行新阳光计画,经过十年时间,日本太阳光电系统发电量成长了35倍,系统平均成本降低了 76%。德国2000年及2004年通过新再生能源法及补充修订后,对于鼓励优惠条件大幅放宽,使得2005年德国太阳光电系统装设大幅增加366MW (YoY成长152%),并超越日本的277MW(YoY成长27%),成为全球最大的太阳光电系统装设地区。

  近期美国加州、纽约州、俄勒冈州等地均通过或议决有关太阳光电新的优惠补助措施或减税方桉,尤其加州「百万太阳能住宅(Million Solar Roofs)」为美国史上最积极的太阳能源发展奖励政策,预期积极立法的美国对于2006年以后全球太阳光电系统将挹注成长动力。

  分析太阳光电产业链上中下游依序为硅原料(Silicon)→晶棒(Ingot) →硅晶圆(Wafer)→电池(Cell)→模组(Module)→系统组装( S y s t em),全球主要生产厂商包括硅原料约7家、晶棒/硅晶圆约10-15家、电池约40-50家、模组数百家、系统组装数千家,国内厂商于各领域皆有投入与着墨。由于需求面自2004年5月起大幅攀升,因此现阶段发生供不应求的现象,主要在于上游多晶硅材料增产速度赶不及需求成长,导致多晶

  硅材料价格上涨,并带动电池生产成本上扬。

  2004 年全球多晶硅产能约3万吨,其中硅晶圆用约2万吨、太阳能用约1万吨,预估太阳能用多晶硅在2010年之前将扩充至3万吨,而晶圆则是持续每年5-6%成长,依据厂商目前的增产计画,供给仅能增加1.2万吨,因此多晶硅材料供不应求的现象仍然严重,短期难获解决。

  参考Global Industry Analysts预测,2010年全球太阳能电池与太阳能模组之市场规模为年销售额11,800.98百万美元,2001-2010年之间的年複合成长率约19.7%,其中,日本佔29.5%、欧洲佔25.9%、美国佔12.8%。由预测机构的推估来看,太阳能产业蓄势待发,未来成长可期。

  澳要盖最大太阳能发电厂

  澳洲国家电力市场管理公司(NEMMC )提出警告,除非增加发电来满足日益增加的空调需求,否则五年内就会面临停电危机。有鑑于此,澳洲25日宣佈将兴建全球最大的太阳能发电厂,估计这座发电量达一百五十四百万千瓦的电厂,将耗资四亿二千万澳币(约一百零六亿台币 ),澳洲政府将出资七千五百万澳币(约十九亿台币 )。除了这座太阳能电厂外,澳洲也宣佈耗资三亿六千万澳币(约九十一亿 ),试办清淨能源计画,内容包括褐煤乾燥与碳气回收储存,希望减少造成全球暖化的温室气体排放。

  澳洲财长寇斯德洛说,将在南部维多利亚省密杜拉市附近兴建的太阳能电厂,「宗旨是建立世界上最大的光电计画」。

  负责兴建这座太阳能电厂、总部设在墨尔本的「太阳能系统」公司表示,该电厂将直接依靠太阳生产清淨电力,以满足四万五千多户家庭的需求,同时达成温室气体零排放的目标。它将使用原本用来供应卫星电力的高效能太阳能电池,以及能将太阳光聚焦于电池的反射镜。这座太阳能电厂预计2008年动工,二○一三年前达到产量满载。

  若依人口平均数而论,澳洲是全世界最大的温室气体製造国,但也和美国一样拒绝签署旨在减少温室气体的京都议定书。

  在月球建太阳能发电厂 解决能源危机

  

  未来月球基地及太阳能发电厂示意图

  研究表明,大约50年后,人类目前广泛使用的传统能源煤、石油和天然气将面临严重短缺的局面。严峻的能源危机迫使人类将目光转向浩瀚的宇宙,而月球是人类寻找地球以外能源的首选目标。

  解决能源危机困难重重

  目前,科学家正在努力寻找解决能源危机的办法,而月球以其独特的环境特徵、巨大的能源储库,自然成为人类寻找地外能源的首选目标。

  本来,科学家一直将希望寄託在太阳能和核反应堆上(包括核裂变发电和核聚变发电)。然而,浓密的地球大气层致使在地球上利用太阳能有许多不稳定因素﹔利用核裂变反应获得电力的方法往往产生大量放射性废料,容易造成严重的环境污染。而目前正加速发展的利用氘和氚热核聚变反应堆生产能源的方法,同样因形成强大的中子辐射而存在放射性问题。

  在月球上建太阳能发电厂

  由于月球表面几乎没有大气,太阳辐射可以长驱直入。计算表明,每年到达月球范围内的太阳光辐射能量大约为12万亿千瓦,相当于目前地球上一年消耗的各种能源所产生的总能量的2.5万倍。按太阳能能量密度为1.353千瓦/平方米计算,假设在月球上使用目前光电转化率为20%的太阳能发电装置,则每平方米太阳能电池每小时可发电2.7千瓦时,若採用1000平方米 的电池,则每小时可产生2700千瓦时的电能。

  由于月球自转週期恰好与其绕地球公转週期的时间相等,所以月球的白天是14天半,晚上也是14天半,一天相当于地球一个月的长度,这样它就可以获得更多的太阳能。科学家认为,如果在月球表面建立全球性的并联式太阳能发电厂,就可以获得极其丰富而稳定的太阳能,这不但解决了未来月球基地的能源供应问题,而且随着人类空间转换装置技朮和地面接收技朮的发展与完善,还可以用微波传输太阳能,为地球提供源源不断的能源。
 楼主| 发表于 2008-11-29 23:32:10 | 显示全部楼层
月壤中富含氦─3

  现实可行的解决未来能源问题的途径是建造和使用氦─3同位素(3He)的热核反应堆,这种反应堆没有中子辐射,不会造成环境危害。但遗憾的是地球上3He储量极为有限,地球天然气中理论上的总含量仅为10─15吨,而月壤中富含3He。

  除了极少数非常陡峭的撞击坑和火山通道的峭壁可能有裸露的岩石外,整个月球表面都被月壤覆盖,在月海区平均厚约5米 ,月陆区厚约10米 。这些土壤长期接受太阳的照射,富集由太阳风粒子直接注入的挥发性化学元素和同位素,在这些稀有气体中就有大量的3He。据估算,月壤中3He的资源总量可达100万─500万吨。3He是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料。据专家计算,如果採用D─3He(氘和3He进行核聚变反应产生电能)核聚变发电,美国年发电总量仅需消耗25吨3He﹔中国1992年的年发电总量只需8吨3He,全世界一年有100吨3He就够了。以目前全球电价和空间运输成本算,1吨3He的价值约40亿美元,而且随着空间技朮发展,空间运输成本肯定将大大下降。最近法国科学家宣佈,2030年将使利用3He进行核聚变发电商业化。这样,开发利用月壤中的3He将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一。

  全球最大太阳能发电厂在德国启用

  由德国太阳能发电设备大厂Solon兴建的太阳能发电厂,一日在德国中部的小镇阿内史坦正式启用。这座号称是全球规模最大的太阳能发电厂,装置总容量有十二百万瓦,正好提供九千人口小镇一整年的电力需要。Solon公司表示,这座投资额达八千万欧元(约合新台币三十四亿元)的新电厂,佔地一百一十七座足球场大,一共装置了一千四百零八面能追踪太阳位置而自动调整角度的太阳能板,效能比传统的太阳能发电设备还高百分之三十五。

  该公司指出,透过这种专门为大型发电厂设计的发电板,光靠太阳能就能满足整座城镇的电力需要,写下太阳能发电的纪录。

  位于柏林的Solon是欧洲最重要的太阳能发电设备製造商之一,专精大型的太阳能发电模组;创办人沃伊特在启用典礼说,五年前他就开始寻找地点,希望光用太阳能就能提供电力给整座城镇,现在目标已经达成,下一个目标是兴建能满足整座岛屿电力需要的太阳能发电厂。

  世界最大太阳能电厂 启动

  

  太阳能电厂厂内成排的反射镜。(AFP)

  欧洲第一座、也是世界上最大的太阳能电站计划在2007年1月正式运行,该电站功率为11兆瓦。专家预期,阳光充足的地中海沿岸未来将兴建多座这类的大型太阳能发电厂,「南电北送」供应欧洲其他地区的需要。

  这座世界最大的太阳能电厂,由美国Power Light公司在通用电气公司资助下建造,位于欧洲阳光最强的地区──西班牙南部安达鲁西亚自治区,占地面积为60公顷。

  这座新建的太阳能发电厂拥有全球最大的集热镜,总面积超过50座足球场,透过厂内成排的反射镜将阳光集中到一个中央接收器上,由此产生的热力进一步将水转换成蒸气,带动蒸汽涡轮产生电能,这些电能可输送至各地使用。一旦电厂开始运作,能够产生11兆瓦的电能,可以满足20万人的需要。

  虽说此电厂是目前世界最大的,但是专家预计,未来在欧洲南部阳光充足地中海沿岸将兴建多座大型太阳能发电厂,「南电北送」供应欧洲其他地区的需要,预测2050年可以满足德国20%的需要。

  由于太阳能发电目前获西班牙政府补助,每千瓦小时的收购价为21欧分,且可连续补助25年,因此西班牙和德国的银行团已融资这座总值3亿欧元的发电厂,且计划未来还要在同一地兴建2座一样规模的发电厂。

  德国科学家提出:镜子照沙漠 电力供全球

  

  专家认为,明智的能源投资是在光照丰富的沙漠地带,而不是铀矿或者石油鑽井。CSP的原理是利用镜子将太阳光线聚焦在一个装有某些气体或液体的管道或容器,将气体或液体加热到400摄氏度,然后带动传统的汽轮机发电。图为一个建在荒漠地带的“太阳能农场”。

  利用沙漠的太阳光就能够解决全球能源危机,这是日前两位德国科学家在提交给德国政府的两份科学报告中提出的。科学家指出,利用一种叫太阳能聚热发电的技术,只要将放大镜覆盖地球上沙漠地带的0.5%面积就能满足全球的电力需要,而且能够同时给沙漠地区提供丰富的澹化水,让沙漠附近城市享受舒服的空调。

  而这种技术就像小孩子在物理课上用放大镜令太阳聚焦在纸上烧一个洞那麽简单。

  受雇于德国政府的科学家杰拉德·科奈斯博士和弗兰茨·特里布博士在日前提交的两份报告中指出,欧洲、中东和北非应当共同合作,使用太阳能聚热发电(CSP)技术在北非沙漠地带建设佔地广阔的太阳能农场。

  各种太阳能设施

  

  一名行人经过美国旧金山莫斯科尼中心屋顶平台上的太阳能电池板。位于美国旧金山市中心的莫斯科尼中心拥有北美地区最大的城市太阳能发电设施,这个设施由5426片太阳能电池板组成,发电功率达675千瓦。整个设施投资740万美元,每年可使莫斯科尼中心减少消耗电网电能490万千瓦时,节约电费59万美元。

  

  太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。

  利用太阳能的方法主要有:

  ·                使用太阳能电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能

  ·                使用太阳能热水器,利用太阳光的热量把水加热

  ·                利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电

  ·                利用太阳能进行海水澹化

  现在,太阳能的利用还不很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了很好的应用。

 楼主| 发表于 2008-11-29 23:33:37 | 显示全部楼层
目前,全球最大的屋顶太阳能面板系统位于德国南部比兹塔特(Buerstadt),面积为四万平方公尺,每年的发电量为450万千瓦时。

  日本为了达成京都议定书的二氧化碳减量要求,全日本都普设太阳能光电板,位于日本中部的长野县饭田市,居民在屋顶设置太阳能光电板的比率甚至达2%,堪称日本第一。

  德国研製太阳能发电纤维

  德国科学家正在研製可利用太阳能发电的纤维,希望用它来纺成布料。或许有朝一***将不必再为手机、随身听和手提电脑没电了而烦恼。只要天还亮着,身上的衣服就能提供足够的电力。据最新一期英国《新科学家》杂志报导,德国司图加特大学物理电子研究所的科学家已经在这方面有所成果。

  他们能够以衣物纤维等圆柱状的材料为基底,在上面沉积无定形,製成了微细圆柱状的太阳能电池。这种「电池纤维」能够经受紫外线照射,并能承受摄氏100度的高温。与一般的太阳能电池相同,它也是由三层无定形 (即非结晶 )叠成的『三明治』结构,只不过这个『三明治』是卷成圆柱状的,而不是平面的。在这三层中,上面的一层添加杂质使其含有多馀的、带负电的电子;下面的一层则添加不同的杂质使之缺少电子,从而含有多馀的、带正电的『空穴』;中间的一层则是不添加杂质的纯。光子的撞击可使上一层的电子流向缺少电子的下层,以形成电流。目前研究人员面临的最大挑战是,如果用这种电池纤维织成布料,如何能使所有纤维互相接触,从而把它们产生的电力集中起来,成为具有实用价值的发电装置。地球每天都接收到大量来自太阳的辐射能量。你有没有想像过每天香港接收到多少太阳能呢?整个香港的土地面积每天所接收的太阳能,比香港两间电力公司每天平均产生的电能多 40 倍以上!我们可以利用这种能量来推动家庭电器或运输系统吗?

  太阳能电池

  

  太阳的能量是用之不竭的

  如果我们能善用太阳能,即使是把太阳能的一小部份转换成电能,对生活也会有莫大的裨益。光伏电池 (太阳能电池) 是一个可以把太阳能收集和转换成电能的装置。你也许知道能量有很多种不同的形式,包括热能、光能、声能、动能、位能、化学能和电能等。利用能量传换装置,能量可以从一种形式转换至另一种形式。光伏电池就是一种能量传换装置,可以把光能直接转换成电能。在日常生活中,你可以找到不少应用光伏电池的例子,包括手錶、计算机和应用太阳能的电池充电器等。你也可以在香港太空馆或科学馆卖纪念品的地方找到不少有趣的太阳能小车和玩具。

  

  这种充电器是一个能量转换的装置,可以把光能转换成电能,使电池充电。

  可是,以现时的发电技术水平来说,使用太阳能电池组成大型列阵来发电的成本非常昂贵。而且,天气的状况和季节的变迁 (阴天、雨天或冬季的来临) 都会影响阳光强度,从而影响太阳能电池的运作。又因为晚上没有阳光,太阳能电池也需要配合蓄电池使用,储存电能以提供稳定的电力。这些配套设备使太阳能供电系统的成本更高。相比之下,利用传统方式生产电能就经济得多,也不受天气或季节变化的影响。

  

  太阳能板是一个可以把太阳能收集和转换成电能的装置。

  

  要建造很巨大的太阳能板列阵是非常昂贵的。

  美学者认为太阳能有望成首选替代能源

  美国科学家特拉维斯·布拉德福德在新出版的《太阳革命》一书中预言,太阳能将在未来20年内成为功效最佳、价格最低廉的替代能源,价格将在10年内下降一半,20年后下降75%。

  布拉德福德是马萨诸塞州普罗米修斯可持续发展学院创建人兼院长。他介绍说,过去10年里光电行业的发展已经使通过光电电池获取电变得经济实用。日本、德国和美国等世界各地的市场都有成千上万的住户和企业正在使用光电技术。

  他写到,建设大型风电或地热发电设施都需要配套基础设施,用这两种方式发电的至少一半资金都要用在输电和配电上。而用太阳能发电,无需电网就能把电直接传输给终端用户,所需费用只是给住户安装设备的开销。目前,精硅供应短缺限制了太阳能板的生产。布拉德福德认为,这种状况几年后将会改变。首先,根据那些规模大又可靠的多晶硅製造企业,以及一些在製造冶金级硅方面有丰富经验的新企业目前的产量增加状况,到2008年,多晶硅供给量将翻番。此外,太阳能晶片和电池製造者正在研究如何更有效地利用硅。

  他指出,世界上一些发展中国家往往有丰富的太阳能资源,但这些国家缺乏利用太阳能的资金。今后太阳能价格大幅下降,一家住户将可以花50美元装一块发电功率为30瓦的太阳能板,用来给手机充电和听收音机等。在美国,主要的住宅建筑公司都在考虑新建筑利用太阳能的问题。加利福尼亚州通过的一项新法桉就要求,建筑商到2012年能让住户选择用太阳能发电。布拉德福德认为,未来5年内,美国将成为太阳能利用增长最快的国家之一,还将超过德国和日本成为全球使用太阳能最多的国家。

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