海上太阳能电站是清洁能源的下一个突破口

在距离山东省海岸约30公里的黄海,两个圆形木筏受到高达10米(32英尺)的海浪的冲击,去年年底开始发电,这是清洁能源取得新突破的关键一步。

中国最大的可再生能源开发商国家电力投资公司(State Power Investment Corp.)和挪威开发商Ocean Sun AS的这项试验是迄今为止最引人注目的海上太阳能技术试验之一。这是该领域的一个潜在进步,将使海上地区能够容纳可再生能源,并帮助土地有限的地区加速从化石燃料的过渡。

大多数海上太阳能的初步试验都涉及小规模系统,还有许多挑战需要克服,包括更高的成本和腐蚀性盐或破坏性风的影响。然而,开发商越来越相信,海上太阳能可以成为可再生能源中一个重要的新领域。

海洋太阳首席执行官Børge Bjørneklett表示这种技术的应用实际上是无限的,因为许多地区对土地的使用都有限制,包括欧洲、非洲和亚洲的部分地区,以及新加坡和中国香港等地。在这些地方你会发现人们对这项技术有着巨大的兴趣。

位于北京以南的工业中心山东计划到2025年增加超过110千兆瓦的海上太阳能发电能力,并最终建设420千兆瓦的太阳能发电能力,超过挪威目前的发电能力。邻近的江苏的目标是增加12.7千兆瓦,而福建和天津等省份也在研究相关建议。日本、荷兰和马来西亚等国正在进行或准备测试项目。

尽管预计今年对太阳能的投资将首次超过对石油生产的投资,但许多地区在寻找土地安装大量太阳能电池板方面仍面临挑战,这要么是因为不适宜居住的地形导致可用空间不足,要么是因为这样做需要砍伐森林。

这促使人们开始研究新的(有时是不太可能的)太阳能发电地点,目前已经有数百个漂浮在湖泊、水库、养鱼场和水坝上的太阳能项目。日本有几十个较小的阵列,中国和印度增加了主要的操作,哥伦比亚、以色列和加纳等国也建立了设施。今年1月美国最大的浮动太阳能项目全面上线,新泽西州独木舟溪水处理厂的电池板为1400户家庭提供足够的电力。

“可再生能源的安装必须增加,但现实的问题是在哪里建设,我们认为水面有很大的潜力。”世界上最大的可再生能源设备制造商之一、位于中国合肥的阳光电力供应有限公司(Sungrow Power Supply Co.)的太阳能发电部门负责人Li Xiang说。

在中国东部安徽省淮南市一个人工湖的深绿色水面上,有一个由大约50万块漂浮太阳能电池板组成的装置,它们排成一大片,白鹅在旁边游来游去。该项目由阳光电力公司在一个原煤矿的原址上建造,现已蓄水,占地面积超过400个足球场,为10万多户家庭提供电力。

包括深圳南方科技大学副教授Zeng Zhenzhong中在内的研究人员在3月份发表的一篇论文中表示,在现有水库上增加太阳能系统,理论上可以让全球6000多个城市和社区开发自给自足的电力系统。“我们不需要为农田而战,也不需要砍伐森林,甚至不需要去沙漠,”Zeng在一次采访中说。

然而研究人员发现,需要对覆盖水体的面板的潜在长期后果进行更多的评估。中国当局也开始警惕起来。去年5月出于对生态系统和防洪影响的担忧,一些淡水地区的新开发被禁止。江苏省一个覆盖了湖面70%的太阳能装置在当地官员提出反对后被部分拆除。

尽管预计淡水地区的太阳能发电厂将继续在全球扩张,但其中一些担忧以及海上项目的潜力正在帮助推动海上领域的活动。中国科技部已将到2025年开发近海漂浮技术作为一项关键优先事项,而像阳光电力这样的公司就是与研究人员合作的公司之一。

据海洋太阳公司称,能够处理高达4米海浪的海洋太阳能电池阵列可能在一年内准备好进行商业部署,而能够承受10米高海浪的系统将至少需要三年才能完善。南方大学的曾教授也在研究海上开发,他说可行的技术可能会在一到两年内准备就绪。

开发者正在尝试不同的概念。海洋太阳的环状漂浮物由高密度塑料管和表面布置有面板的薄膜制成,随着海浪的移动而起伏。总部位于鹿特丹的SolarDuck AS公司将面板安装在三角形平台上,并与东京都湾和马来西亚刁曼岛海岸附近的一个项目达成了测试其系统的协议。

离岸太阳能市场的最终规模仍存在疑问。据估计由于更复杂的安装和昂贵的海底电缆,在海上开发太阳能板的成本可能会高出40%左右。由于阵风更强,涡轮机更大,海上风力发电比陆上风力发电产生更多的电力。与海上风力发电相比,海上太阳能发电没有什么大的好处。

“海上太阳能在某种程度上是两个世界中最糟糕的,得到了更高的安装成本,但你没有得到更高的功率输出。”Trivium中国分析师Cosimo Ries表示。海上太阳能可能最终成为一个利基行业,主要服务于新加坡等土地匮乏的沿海城市。

支持者坚持认为,这项技术正在迅速改进,并将在帮助人口众多、土地匮乏的国家遏制排放以及(对许多发展中经济体而言)满足仍在增长的能源需求方面发挥作用。

全球最大的太阳能电池板生产商隆基绿色能源科技有限公司(Longi Green Energy Technology Co.)正在开发特别适合海上条件的组件,并在江苏省开展了一项研究。该公司3月份在厦门的一次会议上表示,虽然目前市场规模有限,但“海上太阳能的潜力相对较大”。

根据国家电力投资公司(State Power Investment)的预测,仅中国就有潜力容纳约700千兆瓦的海上太阳能——大约相当于印度和日本的发电能力总和。

“这并不难,人们还没有意识到它有多大的潜力。”南方大学的Zeng教授说。