4万公里零油耗载入史册 太阳能飞机完成环球首航

特斯拉创始人马斯克:太阳能将成主要能源

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【大纪元2016年07月27日讯】(大纪元记者徐若水综合报导)阳光动力2号刚刚完成太阳能动力飞机环球航行的首例,显示太阳能作为替代能源的无穷潜力。电动车大厂特斯拉创始人马斯克认为,太阳能不久后就会坐上世界能源的第一把交椅。

16个月完成环球之旅

阳光动力2号7月26日降落阿联酋阿布扎比,完成史上首次纯太阳能飞机围绕地球一圈的创举,完成在全世界宣传可再生和清洁能源的目标。

皮卡德(右)和博尔施贝格携同支持人员合影,庆祝环球之旅成功。(AFP/Getty Images)

两位瑞士飞行员皮卡德(Bertrand Piccard)和博尔施贝格(Andre Borschberg)2015年3月9日从阿布扎比展开这次历史性航程,轮流驾驶阳光动力2号,最后一程由皮卡德执飞。快抵达终点前,传出1名飞行员生病,行程被迫延迟约1星期。

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阳光动力2号的全部动力来自太阳能,不使用一滴燃料,以16个月的时间完成43,041公里航程,旅程分为17段,跨越亚、北美、欧、非4大洲和太平洋、大西洋2大洋,途中在阿曼、印度、缅甸、中国、日本、美国、西班牙、埃及等多国降落。

阳光动力2号环球飞行示意图(资料来源:www.solarimpulse.com;制图:AFP)
阳光动力2号环球飞行示意图(资料来源:www.solarimpulse.com;制图:AFP)

阳光动力二号的机身上共有1.7万块太阳能电池。白天飞行时,飞机使用机身上的太阳能板充电,并储存多余电力,以备夜间航行使用。机翼宽度超过波音747,但只能承载1人。阳光动力2号重2.3吨,不到波音747的百分之一。飞行高度只有8,500米,平均时速70公里。

阳光动力2号创下太阳能飞机最长不间断飞行纪录。由日本名古屋飞往夏威夷的路程为8,924公里,共计飞行118小时,相当于5天5夜。飞行员在途中只能每次睡20分钟。由于此行中电池过热,迫使飞行中断8个月,在电池修复后才得以继续环球之旅。横渡大西洋也飞了70小时。

这项试验性飞行也展现出很多技术性难题,例如飞机对天气非常敏感。开罗段的航程对皮卡德而言非常不平稳,因为沙特沙漠上空的气流使飞机剧烈颠簸。阿布扎比绿能公司马斯达是阳光动力2号的官方伙伴,这个产油丰富的富裕国家已投资数十亿美元发展工业、观光和再生能源。

太阳能发电取之不竭

太阳能已成为最受瞩目的新型能源之一。一种能源能被定义为“可持续利用”,必须是可再生,而且是洁净的:可再生意味着这种能源不会用完,而洁净意味着它不会往大气中排放废物。目前比较好的选择包括核能、水力发电、风力发电等。但这些都不可能是将来的主流能源。

马斯克(Elon Musk)用“不可思议”来形容太阳能,并视之为“随处可见”的能量来源。几个小时内太阳辐射到地球的能量,比每年人类活动所需的各种能源加起来的总数还多。太阳给地球上各种生机勃勃的现象提供几乎所有能量:为多变的天气提供驱动力,带来风和雨露,使地球温暖并孕育生命。它还是所有化石燃料的根本能量来源,并给整个生物圈兴衰交替的流转提供所有能量。

收集太阳能只是去掉各种各样的中间环节而直奔主题罢了。而且太阳能电池板只会占用很少一部分陆地,尤其当人们把大部分太阳能板安装在屋顶上时,根本就不会占用额外的土地资源。

在太阳能电池板越来越便宜、生产技术不断成熟的趋势下,搞到电池板已不再是获取太阳能中最难的部分。怎样因地制宜把电池板安装在屋顶上,把发出来的电送入电网——这些看似无关紧要的环节才是最繁琐和具挑战性的部分。

特斯拉购买的太阳城市(SolarCity)公司已成为美国最大的太阳能设备部署服务公司,正在纽约州布法罗建设新的先进太阳能电池板生产厂。这座工厂比美国目前最大的太阳能发电站还要大2倍。这样的企业给予家庭和企业在本地市政电网外更多的选择空间。

太阳能市场正快速增长,马斯克更相信增长的时机就在接下来的几年内。他预测到2031年后,太阳能会坐上世界能源头把交椅。他的目标是降低太阳能的使用成本,让其哪怕是在政府不再提供补贴后,用起来仍比电网中的煤电、页岩气电还能更便宜。

马斯克还提出一种透过太阳能电池板和储能电池,实现发展中国家能源产业跨越式发展的方法。比如对于一些还没有电力供应的地区,可直接采用太阳能方法“电通”。

特斯拉领后碳时代

“这个随处可见的核聚变反应堆就挂在天上,哪怕你什么都不做,它就是在那里亮着,每天都会按时点亮,而且还往外释放着不可思议的能量。”这是电动车大厂特斯拉执行长马斯克对太阳能的形容。

在马斯克构建的“后碳时代”美梦中,人们用屋顶的太阳能板发电,将电力储存在车库墙壁的电池中,利用晚间对汽车充电,供第2天通勤。特斯拉买下太阳城市公司,使计划又前进了一步,也凸显可持续能源技术即将抵达大众市场。

支持此梦想的技术近年来大幅进展,电池和太阳能板的成本曲线持续下降,平均每年下降约5~7%。但科技突破尚未实现。华府投资数十亿美元企图为美国创立先进的电池产业,但结果只能在实验室展示,锂电池的发展未能跟上进度,尤其是消费性电子产品及汽车所需的轻型电池。太阳能也经历类似的周期,发电成本的下降速度不如预期,新式薄膜太阳能板的绩效比不上传统结晶硅。

马斯克则自认为能在电池及太阳能发电上获得突破。太阳城市旗下的太阳能板公司生产的混合产品,把一些薄膜铺在结晶硅太阳能板上,最终目标是造出能年发电1千万度的太阳能板。在电池方面,特斯拉在内华达州的大厂接近落成,利用松下的技术使全球锂电池产量倍增。扩充太阳能板及电池都采用相同的原则:利用科技进步的每一小步,迅速扩大生产规模以压低成本曲线,从而主导全球市场。

但真正的决定权仍掌握在政府手中,特斯拉仍需政府的直接或间接补贴,包括太阳能板公司得到纽约州承诺的2.25亿美元赞助。电动车买主也得到政府支持,但问题在于这些政策还会持续多久。美国一些州已开始将原来由传统电力公司承担的固定成本,转由太阳能电力用户承担。此外,在成本低廉的中国生产太阳能板的做法也遭到美国反倾销法的阻挠。

低收入户装太阳能

美国白宫日前推出“清洁能源储金”太阳能专案计划,包含一笔2.88亿美元、由太阳能相关屋舍、能源和电力公司提供的投资基金,将在2020年前为全美20万以上中低收入户提供1京瓦太阳能系统。

美国总统奥巴马2015年推出“气候行动方案”,目标在2020年前为联邦政府推行的平价住宅安装100兆瓦再生能源发电。新专案是气候行动方案的后继者,白宫将其形容为“新的催化剂”。

白宫公告表示,新专案将与各州政府合作推行。方案包含协助退伍军人的资产估价清洁能源基金、社区型太阳能计划、就业计划等内容。新计划将由能源部、住宅及城市发展部、卫生及公共服务部、退伍军人事务部、国家环境保护局等部门协同推进。

能源趋势公司分析师蔡旻纯将这项计划描述为“美国版太阳能扶贫计划”,认为可扩大再生能源装置量,并增加相关的就业机会,还能为中低收入户创造新的经济支援,但“若这项计划提供的1京瓦在未来4年逐渐完成,相当于每年只有250兆瓦安装量,对美国整体需求量的提升效果有限,因此对市场不致有太大影响”。

由于美国政府已同意延长太阳能投资收税抵免,接下来几年间,每年的需求预计都将与2015年的约7.2京瓦相去不远。新计划显示奥巴马与白宫对发展再生能源、创造就业等议题的决心。

数据显示,美国电力2008年时只有0.03%来自太阳能发电,太阳能市场面临产品安装价格高和投资回报率只有1%即需20年有回报、太阳能电力成本高、熟练工人有限等多方面挑战。但到2015年总计太阳能产能提高了至少20倍达25京瓦,行业投资达1,600亿美元,太阳能新增产能史上首次超过天然气。

全球范围内,太阳能市场主要在欧洲、亚太和中国。美国太阳能市场以加州的11.9京瓦居首,其次是北卡罗来纳州的2京瓦。预期到2025年,美国的太阳能产能将达250京瓦,供应2.5亿户家庭用电。◇#

责任编辑:朱涵儒

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