阻礙太陽能發展的三大問題

發佈日期: 2018 年 01 月 16 日 9:51 | 作者: | 分類: 產業資訊
 
再生能源發展日益快速,其中太陽能略勝一籌,豐厚的太陽光照得以滿足人類每年的需求。不過太陽能仍有三大問題阻礙其快速發展。
 
問題一:電池成本
 
非營利智庫的科學技術專家 Varun Sivaram 表示,若太陽能要滿足全球 30% 的電力,其每瓦價格必須從一美元降至25美分。
 
Sivaram 博士認為,要降低太陽能成本的方法就是將鈣鈦礦電池 (perovskite cell) 商業化,目前市場上主流的太陽能電池仍為矽晶電池,不過其成本較高;而鈣鈦礦電池的製程溫度較矽晶電電池低、價格也較低廉,其光轉換效率也從研發之初的 3.8% 到現在可以達到 25%。
 
此外,鈣鈦礦太陽能電池還可滾壓製成具有彈性的彩色薄膜、應用廣泛,有美國研究團隊就以矽鈦礦為材料研發出太陽能變色窗。
 
不過鈣鈦礦太陽能電池離商業化還有一段距離,而穩定性為其必須克服的一大缺點,鈣鈦礦晶體容易在潮濕的環境下分解,影響電池的穩定度;另一個問題是電池體積大小,目前的鈣鈦礦太陽能電池僅有指甲般的大小,科學家也尚未研發出大體積同時保有高效率的電池。
 
Sivaram 博士補充,鈣鈦礦太陽能電池雖前景看好,不過能源產業投入的研發資金過少,很難將其推向商業化市場。
 
能源公司僅將其 1% 至 2% 的獲利投入研發,而半導體公司投入研發的資金大約是能源公司十倍之多。美國聯邦政府每年投入再生能源的研究預算僅 50 億美元,這樣的速度大概在 2020 年前會被中國的能源研究經費超越。
 
問題二:電力管理
 
太陽能屬於間歇性能源,其發電高峰的需電量通常不高,而在用電量最高的時刻反而發電量較低。電網的不足也使得過多的電力必須分送給其他國家;以美國加州為例,其太陽能發電占該州10%,每當在太陽能發電過多時電網無法負荷,因此必須將多餘的電分送給其他州。
 
其中一種解決得辦法是使用大規模的儲能系統,不過電池成本目前仍算高,難以達成規模化。根據美國能源部的資料顯示,電池僅占電網儲能的1.7%,其餘的都以抽水蓄能電站處理。
 
加州奇點大學 (Singularity University) 能源環境講師、天使投資人Ramez Naam 表示,針對該問題最直接的解決方案是建置更分散、更大的電網。以美國為例,目前有三大電網包含東部、西部和德州電網,最理想的情況下是將這些電網與新的高壓電箱連接,不過這有可能會造成管理權責上的混亂。
 
問題三:間接成本
 
有部分人認為,阻礙太陽能發展的是技術層面問題,然而設置太陽能廠的「間接成本」( soft cost )也相當高,包含項目設計、建設核可、選址和電網連結等工作。
 
美國能源部估計,間接成本占太陽能電廠建置總成本的 64%,其餘則花費在太陽能電池和太陽能硬體本身。
 
不過若是電池和屋頂太陽能板結合的話,消費者就能在自家發電了。2017 年 10 月,特斯拉開始在紐約州水牛城的 Gigafactory 2 工廠建造太陽能電池與零件。然而目前屋頂太陽能板和電池的價格仍過高,就算未來價格降低,民眾可能還是希望有電網來做備用電。( 文/Annie Lin )
 
( 首圖來源:Jon Callas via Flickr CC BY 2.0 )
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