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        未來,在家里建一座“發(fā)電站”

        2018-01-16 10:43:52TonyPan
        WTO經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊 2017年12期
        關(guān)鍵詞:發(fā)電站電池板熱電

        Tony+Pan

        太陽能的價(jià)格在過去的四十年間急劇下跌。這項(xiàng)奇妙的發(fā)明使人們能夠在家中安裝太陽能板來供能,這樣擁有家用太陽能的人們就能避免公共供電設(shè)備可能帶來的電費(fèi)上漲。另外,這還使得用戶能夠更好地控制、減少他們的溫室氣體足跡。

        而電池因?yàn)槭芤?guī)模經(jīng)濟(jì)和可充電鋰電池的技術(shù)發(fā)展驅(qū)動(dòng),價(jià)格也在下降。鋰電池的應(yīng)用無處不在,包括筆記本電腦和智能手機(jī)等。有了這么多的電池,用戶也可以將太陽能電池板在白天產(chǎn)生的額外電能儲(chǔ)存起來,夜間進(jìn)行利用。在未來,電動(dòng)汽車的廣泛使用同樣會(huì)使我們家中電池的容量擴(kuò)大。所有這些措施都使人們能夠使用更多的太陽能而減少對(duì)輸電網(wǎng)的利用。

        獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外仍難實(shí)現(xiàn)

        然而,風(fēng)能和太陽能供應(yīng)量存在季節(jié)性的差異。例如,在冬天即使是白天陽光也會(huì)比較弱,云會(huì)遮擋住天空而電池板可能被冰雪覆蓋。這種不利的狀況可能會(huì)持續(xù)幾個(gè)月。

        目前的電池技術(shù)還不能非常節(jié)約地儲(chǔ)存能夠使用幾個(gè)星期的電,更不用說幾個(gè)月了。大多數(shù)太陽能電池板用戶仍然需要接入電力網(wǎng)絡(luò),因?yàn)樘柲懿⒉荒苋珪r(shí)段地進(jìn)行利用,電池的性能也有限。完全獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外仍然很難實(shí)現(xiàn)。

        公用事業(yè)設(shè)備也對(duì)此進(jìn)行推動(dòng)。許多公用事業(yè)企業(yè)主張每個(gè)人都應(yīng)該為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行和升級(jí)而承擔(dān)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),甚至那些自行供能的家庭也應(yīng)該如此。一些人正在為其中需要接入電力網(wǎng)絡(luò)的家庭提供入口。

        但是新的技術(shù)會(huì)打破這種局面嗎?

        使發(fā)電廠規(guī)模縮小

        在上個(gè)世紀(jì),全球超過80%的電力是由中央發(fā)電廠產(chǎn)生的,而現(xiàn)在依然如此。這些發(fā)電廠體量巨大,有些發(fā)電廠能為周圍將近一百萬戶住宅供電。但是一座發(fā)電廠就要耗費(fèi)幾十億美元。它們燒煤炭、天然氣、油或者核燃料來產(chǎn)生熱量,帶動(dòng)機(jī)械渦輪和交流發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生電能。這樣產(chǎn)生的電力需要通過幾百英里才能輸送到用戶,需要昂貴的輸送設(shè)施,效率也會(huì)降低。此外,使用化石燃料的發(fā)電廠會(huì)加劇氣候變化。

        但這些傳統(tǒng)發(fā)電廠確實(shí)有一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。不同于新型的可再生能源,它們可以在任何時(shí)間提供電能,這種按需生產(chǎn)的能力能夠?qū)μ柲馨l(fā)電進(jìn)行補(bǔ)充。

        那些希望獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外的人也需要在家用太陽能電池板之外有補(bǔ)充的來源,所以是否有可能將發(fā)電廠的規(guī)??s小至一戶住宅內(nèi)呢?

        高效的小型發(fā)電機(jī)進(jìn)入視野

        許多住宅中都已經(jīng)具有相當(dāng)于半個(gè)小型發(fā)電廠的電力了,電力只是日常生活中能源消耗的一部分,我們還需要暖氣來幫助保溫,需要熱能使住宅變得溫暖,同時(shí)加熱食物和水。在美國(guó),超過六千萬家庭通過天然氣供暖,而歐洲家庭中則有一億的燃?xì)庠O(shè)備使用量。

        現(xiàn)在,技術(shù)使得另外的半個(gè)小型發(fā)電廠也可以實(shí)現(xiàn)了。這種方式被稱之為微型熱電聯(lián)產(chǎn),在一戶住宅的規(guī)模之內(nèi)既產(chǎn)生電能又產(chǎn)生熱能,熱能可以用于室內(nèi)供暖和提供熱水,而電能則為各種家電提供能源。

        它是怎樣進(jìn)行工作的呢?我們先來關(guān)注其現(xiàn)狀?,F(xiàn)在,鍋爐正以接近兩千攝氏度的高溫燃燒天然氣,然而你只需要達(dá)到五十?dāng)z氏度的熱水和暖氣。同時(shí),燃?xì)忮仩t使大量熱量散失、冷卻,丟棄了大部分可用的能量。而相比之下,在微型熱電聯(lián)產(chǎn)方式中,巨大的溫度差被用于產(chǎn)生電能。

        微型熱電聯(lián)產(chǎn)通過同時(shí)產(chǎn)生所需的電能和熱能,總效率可以達(dá)到90%,并且產(chǎn)生的是周圍設(shè)施非常需要并且有價(jià)值的能源。相比之下中央發(fā)電廠的效率僅為35%,在這類發(fā)電廠中多余的熱量通常會(huì)被排放丟棄,因?yàn)闊崮軣o法被傳送到幾百英里外用戶需要的地方。微型熱電聯(lián)產(chǎn)的高效率可以幫助用戶的能源賬目節(jié)約30%并且減少他們的碳足跡。

        一些微型熱電聯(lián)產(chǎn)會(huì)使用機(jī)械引擎如內(nèi)燃機(jī)或斯特林發(fā)動(dòng)機(jī),它們?cè)谝?guī)模較大時(shí)都達(dá)到很高的效率,所以更適合于大型的公寓樓或商用建筑。

        現(xiàn)在,燃料電池、熱離子能量轉(zhuǎn)換器等更新的技術(shù)甚至在一套住宅這樣的規(guī)模中都能夠達(dá)到高效率,這使得微型熱電聯(lián)產(chǎn)可以為個(gè)人消費(fèi)者和家庭用戶所使用。此外,這些新技術(shù)沒有運(yùn)動(dòng)部件,因此運(yùn)行要求較低,也沒有噪聲污染,適合在住宅中使用。最終這種結(jié)構(gòu)使得個(gè)人用戶能夠選擇按需產(chǎn)能,從而對(duì)家用太陽能進(jìn)行補(bǔ)充。

        分布式發(fā)電的未來

        太陽能、電池和高效的小型發(fā)電機(jī)組成的系統(tǒng)所帶來的好處不僅是更加環(huán)保、能夠節(jié)約開支。例如,在美國(guó)具有340萬人口的波多黎各遭受颶風(fēng)襲擊的一個(gè)月后,80%的地區(qū)仍然沒有供電。這樣的悲劇告訴人們傳統(tǒng)的中央發(fā)電和輸送方式的脆弱性。

        未來將會(huì)有所不同。通過使電力來源與用戶保持緊密聯(lián)系,電力便不容易受到諸如樹把輸電線壓斷這種意外事故的影響。太陽能、電池和小型發(fā)電機(jī)能夠組成一個(gè)微型電網(wǎng),從而提升能源系統(tǒng)的韌性。

        能夠從小處著手,而這些技術(shù)協(xié)同起來便形成了分布式的發(fā)電方式,甚至在個(gè)人住宅這樣的規(guī)模下都能夠運(yùn)行。這對(duì)于發(fā)展中的世界非常重要,因?yàn)槿匀挥袔资畠|人不能獲取穩(wěn)定的電力。有了這些技術(shù),社會(huì)便可以跨越花費(fèi)數(shù)萬億美元建立中央發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電的要求,幫助我們更快地把電力傳輸?shù)矫恳粋€(gè)人身邊。endprint

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