關(guān)于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的大學本科學習等

【專家解說】：太陽能電池能取代石油嗎?(上) DATE 2008/05/13 【日經(jīng)BP社報道】上周筆者出差去了美國。當時的日本正好由于稅收問題導致汽油價格恢復上漲而處于喧囂的時候，美國也是一樣。在洛杉磯等地，隨著石油價格上漲，汽油的零售價突破了1加侖(約3.8L)4美元的大關(guān)，成了電視新聞的熱門話題。如果1美元兌換105日元，那么1L約為110日元，比日本便宜了不少，但相比2年前的1加侖2.5美元，漲價幅度不得不令人吃驚。 筆者有這樣的擔心，在不久的將來能源缺乏問題嚴重化，生活不得不由此產(chǎn)生劇變。回想起1973年底石油危機時的情景。當時筆者還沒有上小學，但仍然感到了大人們的恐慌。在之后的幾年，小學生刊物上也多次刊登了以“如果石油沒有了”為主題的特輯，讓小學生的筆者感到有種說不出來的彷徨與不安。眼下，相似的情形又開始出現(xiàn)。但若說現(xiàn)在是“石油危機的前夜”則又言過其實。 目前，石油價格居高不下，導致了生物燃料的利用擴大，而這成了發(fā)展中國家出現(xiàn)糧食危機的原因之一。如果這一現(xiàn)象嚴重化，那么以谷物為食的牛和豬等家畜將受到影響，肉價也許會暴漲。 為什么電費沒有暴漲? 有一點令人感到不可思議。原油價格從2002年的1桶20美元，經(jīng)2005年的50美元，現(xiàn)在已經(jīng)達到了120美元，6年內(nèi)漲了6倍左右，但在日本，一般家庭的電費在這幾年卻基本未變，一直是每kWh 21~23日元。理由之一在于電力公司把火力發(fā)電的燃料從價格暴漲的石油改換為了煤炭，遏制了電費上漲。 現(xiàn)在，日本國內(nèi)的發(fā)電量中，石油發(fā)電所占的比例約為9%(經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省2006年度調(diào)查結(jié)果)，少得令人吃驚。東京電力的數(shù)據(jù)顯示，日本發(fā)電量的約6成來自火力發(fā)電，在火力發(fā)電采用的燃料中，煤炭占4成以上，天然氣接近4成，石油發(fā)電還不到火力發(fā)電的2成。日本的一次能源中仍有約5成是石油，但電力對石油的依賴度已經(jīng)大幅下降。另一方面，煤炭發(fā)電則與石油相反，比例正在快速增加。 那么，是不是說電費今后依然穩(wěn)定呢?情況并非如此。雖然漲幅不及原油，但煤炭價格在最近3~4年也在逐漸上漲。并且，單位發(fā)電量的CO2排放量較大的煤炭，今后估計會逐漸成為人們抨擊的對象。2006年2月，東芝等公司放棄了在山口縣開展煤炭火力發(fā)電業(yè)務(wù)的計劃。作為其理由，東芝列舉了“電力需求增長放慢、電力價格下降、煤炭燃料價格暴漲、地球環(huán)境問題趨于嚴重”等，使得該業(yè)務(wù)的收益前景不明朗。 與1973年一時性的石油危機不同，人們尚未找到化解這次化石燃料價格高漲的途徑。甚至出現(xiàn)了“石油峰值(peak oil)說”，即“石油產(chǎn)量見頂時期”就在2007年的說法。要解決這一問題，大概只能靠增加核電、太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等替代能源。 再過4年，每年將能生產(chǎn)相當于3座核電站的太陽能電池 近來，太陽能發(fā)電在發(fā)電量、成本以及效率三方面的發(fā)展有可能遠遠超出一般人的想象。首先，發(fā)電量方面，2007年的太陽能電池模塊產(chǎn)量按照模塊的最大可能發(fā)電量換算，約為3.7GW(參閱本站報道)。4年后的2012年，預計將達到15GW/年(夏普調(diào)查的結(jié)果，參閱本站報道)。按照平均計算，1座核電站的最大發(fā)電量為1GW，其規(guī)模之大可見一斑。 當然，這是最大發(fā)電量，為了比較平均發(fā)電量還需要考慮電池的工作效率。如果以全部在日本使用為前提，按照新能源及產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)的計算，太陽能電池的工作效率約為0.12。也就是說，太陽能電池能夠充分發(fā)揮作用的時間是24小時/日×0.12=2.88小時/日。另一方面，在故障和地震多發(fā)的日本，核電的工作效率為0.6~0.7。按照上述工作效率計算，到4年后，太陽能電池的年產(chǎn)量將相當于2.5~3座核電站的能力。考慮到2012年以后太陽能電池的產(chǎn)量繼續(xù)增加，則實際發(fā)電量之大將超乎意料。其實，太陽能電池的實際發(fā)電量還能提高。如果把太陽能電池放置在沙漠中，工作效率當遠遠高于0.12。另外，考慮到電力需求最大之時正是夏日的白天，所以最大發(fā)電量反而更加重要。(未完待續(xù))