拼瑞典达成 100% 再生能源,科学家寻求最佳绿能组合

作者 | 发布日期 2018 年 05 月 25 日 14:32 | 分类 太阳能 , 能源科技 , 风能
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科学家不断证实人们可以达到百分之百再生能源,但对于风不大、日照又少的北欧斯堪地那维亚半岛来说,是否可以完全依靠太阳能、风力发电或是水电?



瑞典乌普萨拉大学研究指出,只要扩大绿能规模就可以简单地满足用电需求,只是过程会遇到一点困难。这听起来像是制式官方说词,但其实再生能源如何相互补足、该国适合哪类绿能也是相当重要的,每个学者应该都希望可以让国家能源组合达到 1+1>2 局面。

水力发电为大宗

水力发电是瑞典绿电主要来源,该国拥有许多天然湖泊,足以提供 2,000 座水力厂来发电,约占总发电量一半,且能透过储存水与电达成稳定供电。电力研究员 Mikael Bergkvist 表示,或许有些人担心绿能可能会造成电网不稳定,但在瑞典不用担心此问题,因为水力发电本身就是个庞大的储能资源。

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Bergkvist 表示,水电厂可以利用大规模储水来发电,是一项灵活性相当高的能源,当风力发电产能高、电力需求低时,也可以用水力发电来储存。不过即使该技术拥有良好电力平衡与季节优势,假如好几周都没有风雨,这个平衡会被打破。

目前瑞典发电排名第二能源为核能,占 40% 到 45%,风能则是 10% 到 14%,最后才是火力电厂和燃气等共约 10%,而瑞典预计在 2020 年除役 4 座反应炉,其他能源比例势必会提高。

但找到合适再生能源并不容易,Bergkvist 指出,如果能最佳化太阳能、风能或是波浪能,瑞典再生能源产业将会更有利。

太阳能发展可能

由于纬度与日照因素,瑞典太阳能发展有限,仅占 0.1%,但科学家们仍希望能渐渐提升太阳能应用潜力。像是乌普萨拉市的 Frodeparken 公寓大楼,利用乌普萨拉大学研究开发的薄膜太阳能电池,铺满建筑外墙让整栋大楼都可以发电,进而提升太阳能发电量。

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(Source:乌普萨拉大学)

该项目最主要是开发薄膜太阳能电池并将其有效整合到建筑中,项目协调人乌普萨拉大学固态电子教授 Marika Edoff 表示,薄膜太阳能电池除了更加灵活轻便,还可以保有建筑美感,该整体化设计让薄膜太阳能电池拥有发展空间。

目前该研究正致力于打造更轻薄的电池,而为了将太阳光电效率维持在 21%,团队还采用各式光学技术,像是在薄膜电池中建构镜面,让电池可以吸收两倍的光。

Edoff 指出,目前薄膜太阳能电池厚度为 3 微米,大概跟头发的二十分之一一样,但团队还想要制造更薄的电池,希望可以减少材料并将吸光层变成 0.5 微米厚。

盼提升风能产量

除了太阳能潜力,也有不少科学家将目光放在风力发电上。虽然风能仅占瑞典能源 10% 左右,但仍是该国第三大用电,且比例也会逐年攀升。日前瑞典才宣布新增一座 353MW 陆上风电场域,并预计在 2021 年第四季完工与投产。

而欧盟的 New Wind Atlas 项目也正努力提升风能占比与效率。项目经理 Stefan Ivanell 表示,风能在瑞典能源排名第三,但其发展已处于停滞状态,团队希望能打造更聪明有效的风能电脑模型,试图减少风机叶片的风力荷载(Wind load),延长机器设备寿命。

Ivanell 目前与乌普萨拉大学 Gotland 校区的地科系风力发电部门组成团队,结合气象模型与风电厂模型,利用大规模运算来探测最佳风电场域。

不过提升各种绿能潜力之余,科学家另一考量则是电力输送,虽然当今瑞典国内输送电力没有太大问题,但如要继续扩大绿能或是将绿电输送到其他北欧国家,将会花费许多成本与时间,Bergkvist 指出,打造全新线路将会耗费几十年时间。

(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Flickr/News Oresund CC BY 2.0)

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