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【专题】细数 2014 年绿能新技术与应用突破

【专题】细数 2014 年绿能新技术与应用突破

回顾 2014 年的绿能产业技术,最令人印象深刻的,莫过于全球最大的聚光式太阳能计画伊万帕(Ivanpah)上线后表现不如预期,其他类似计画也一一夭折,令人不禁怀疑,聚光式太阳能的末日是否不远了。即便如此,若先撇除大规模量产或技术应用在产业中效益是否如预期,2014 年的绿能产业中,也有不少新技术与新突破让人眼睛为之一亮。下面就来看看太阳能、风能、海洋能源与储能领域中,写下新纪录的技术吧!

太阳能

全球第一条太阳能单车道在荷兰诞生

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今年 11 月,计画名为「SolarRoad」的全球第一条太阳能单车道在荷兰启用,目前全长约 70 公尺,这条太阳能单车道的太阳能电池安装在仅仅 1 公分厚的半透明强化玻璃底下,每日所产生的电力可供 3 个家庭使用。

研究人员表示,将在接下来的 3 年内测试各种不同的顶层材料,好让这条太阳能单车道能更坚固耐用,且能透明到足以让阳光穿透,并计画在 2016 年将单车道延长至约 100 公尺。

然而,比起装设于屋顶的太阳能板,太阳能单车道无法倾斜对準阳光,效能相对较差,但在人口稠密地区也能装设,相较于大型太阳能发电场拥有更大的弹性。

目前太阳能单车道的概念还处于起步阶段,但美国有一对夫妻迫不及待想看到太阳能单车道的概念应用在美国,以铺设成可发电的太阳能马路。这对夫妻今年 4 月在募资平台 IndieGoGo 上募资,直到 6 月截止日时,已募得 200 万美元(约合新台币 633 万元)的资金。

太阳能板转换效率达 40%

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传统方法是使用 1 颗太阳能电池,而澳洲新南威尔斯大学(UNSW)研究团队利用新技术,将阳光分送到 4 颗太阳能电池。研究人员先将 3 片太阳能板堆叠,以吸收不同波长的太阳光,接着把剩余的阳光导引到一面镜子,经过滤后送入第 4 片太阳能板,成功将太阳能板转换效率提高到 40%。

研究团队表示,这项高效率太阳能电池技术与其他拥有高转换效率的太阳能电池相比,成本更加低廉,且可应用于现今的太阳能产业。但研究团队会先测试若将该项技术应用在较大规模的发电模式,是否依然能达成高达 40% 的转换效率,进而真正地降低太阳能发电成本。

重量仅 3.3 公斤的轻型太阳能板问世

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为了持续提高太阳能转换效率,科学家不断研发低成本、应用层面更广的太阳能新技术。英国一家名为 Solar Cloth 的新创公司研发了「轻量型太阳能板」,可铺设在无法负荷太多重量的建筑物(如:体育场馆)或停车场遮蔽建筑。相较于传统太阳能板重约 15.9 公斤至 21.8 公斤,Solar Cloth 的轻量太阳能板仅 3.3 公斤,相当于原本重量的 5 分之 1 至 7 分之 1。

MIT 研发太阳能蒸馏的新技术

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目前的太阳能蒸馏装置大多需要大量的镜子与聚焦装置来集中太阳能,以加热大量的液体直到产生蒸气,但这些複杂的结构,会在过程中造成大量的能量损耗,转换效率因而变低。

相较于传统的太阳能蒸馏装置,麻省理工学院(MIT)于今年研发的「太阳能海绵」新技术,可让太阳光转换为蒸气的效率更高。「太阳能海绵」顶层材料为石墨片、底层为多孔碳,当阳光照射表层时,在石墨中形成热点,产生的压力梯度可将水从多孔碳中穿过孔洞,而当水渗透到上层的石墨,石墨层聚集的热能就会将水转化为蒸气。

太阳能车速度创新纪录,可望上路

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太阳能车一直以来的困境,是无法经由单次充电后,同时兼顾最长行驶距离与速度需求,但今年太阳能车有了新突破。由澳洲新南威尔斯大学的 Sunswift 团队研发的太阳能车 eVe 第五代,是一辆同时装有太阳能板与蓄电池的太阳能车,车顶与引擎盖上覆盖了 800 瓦的太阳能板,车内并配有 60 公斤重的蓄电池。

在今年 6 月进行的测试中,经单次充电成功行驶 804 公里,且平均速度约时速约 140 公里,创下太阳能车最长行驶距离与平均速度的新纪录。

虽然 eVe 目前仍未获准上路,但 Sunswift 团队已藉由募资活动募得 28,600 美元(约合新台币 90.6 万元),且团队正努力强化 eVe 的性能,希望能在 1 年内符合澳洲道路行驶规範,这样看来,离太阳能车上路的日子可能不远了。

风能

苏格兰 10 月风力发电量足以供应境内家庭用电

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苏格兰今年 10 月风力发电量创下新高,达到 982,842 千度,相当于苏格兰境内家庭所需电力的 126%,或 304.5 万个英国家庭的用电量。

苏格兰将近 40% 的电力是由再生能源发电供应,可说是世界绿能发电的佼佼者,但苏格兰并不因此而满足,其首席大臣 Alex Salmond 于 11 月表示,计画 2020 年前将 100% 使用再生能源供电。

全球最大的风力涡轮发电于丹麦上线

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丹麦在其 Østerild 市的国家大型风力涡轮实验中心(National Test Centre for Large Wind Turbines)兴建全球最大的风力发电机 V164上线,包含扇叶在内全长 219.4 公尺、扇叶高则为 79 公尺,V164 产生的电力足以供应 7,500 户家庭的用电量。

海洋能源

苏格兰兴建全世界最大的潮流发电计画

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对苏格兰说,今年不只是风力发电有历史性的突破,在潮流发电上也同样有所斩获,于今年 8 月宣布将于北苏格兰的彭特兰海峡(Pentland Firth)海域兴建全球最大的潮流发电项目「MeyGen 潮流发电计画」,工程资金高达 5 千万英镑(约合新台币 24.6 亿元),整个计画预计建造 269 座涡轮机,一旦完工后,可供给 17.5 万户家庭所需用电。

 储能

锂铅锑液态金属电池获突破

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目前的储能技术成本大多相当高昂,而为了达到低成本、大量储能的目标,美国麻省理工学院(MIT)团队所创立的 Ambri 公司,改良原本造价高昂的液态金属电池成分,将原本成分为镁锑混合物、盐层、锂金属的液态金属电池中的镁替换为铅,更新成分后,原本需要摄氏 700 度高温才能运作的系统,现在只需摄氏 400 度就行得通。

如此一来,铅金属的存在不仅不影响电力的储存,反而让系统温度降低,且成本更便宜,成功突破价格与温度的障碍,或许不久后,这项新技术就能替储能电池技术带来新气象。

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