太阳能时间终于到了

经过多年的乐观预测和虚假的开始,看起来太阳能的时刻终于来了。分析人士说,快速增长,技术突破和生产成本下降的模式已经为成为世界主导电源的边缘,使太阳能放在濒临态度上。

这是一个关于从Bona FIDE专家的将来发电的思考:“我会把我的钱放在阳光和太阳能上。什么是力量!“

这就是托马斯·爱迪生。那是1931年。

为了更好的一个世纪,爱迪生的预测主要是未实现的。但经过多年的乐观谈话和停止进步,终于终于迈出了大型的边缘。慢慢但稳定地,太阳能一直处于一个安静的革命的危机中,效率上升,成本下降,新的技术突破 - 包括纳米薄光伏材料的最新发展 - 都大幅改变了游戏。进一步推动群众对太阳能的群众运动是两个经济要求:平流层油价,以及欧洲,美国和其他工业化国家的必然性即将推出碳的价格缓慢全球变暖。

今天,太阳能光伏(p.v)的输出仍然远远低于世界4太瓦(4万亿瓦)发电能力的1%。但根据一些行业分析师的说法,今天的规模并不是关键。真正的故事是已经发生了十多年的事情:一种指数增长模式,现在承诺以越来越快的速度使世界主要依靠太阳能。对太阳能的普遍看好。BCC Research预计,到2012年,全球太阳能行业的规模将从目前的130亿美元增至320亿美元。

CPV.
一种不断发展的太阳能技术 - 集中光伏 - 使用镜子和镜头放大太阳的功率500-1000次。Solfocus,Inc。

来自Photon咨询公司的业界追踪者Michael Rogol和他的同事以“枪响了”为标题撰写了一份报告,总结了业界分析师的共识。一些长期的增长预测简直令人瞠目,其中包括在未来10年或20年的某个时候,无污染、无二氧化碳的太阳能pv将在全球大部分地区与煤炭和核能完全具有价格竞争力——没有任何政府或公用事业的激励。(这个所谓的“电网平价”目标是太阳能爱好者的圣杯。)这些分析人士说,随着太阳能成本在未来继续大幅下降,太阳能将在自身条件下超越其他形式的发电,直到它成为佼佼者。

我们以前听过这种事。早在20世纪80年代初,一些预言家就曾预言,太阳能电池的制造能力将在2020年前达到每年100万瓦。但在罗纳德·里根(Ronald Reagan)总统取消了卡特政府启动的联邦太阳能补贴后,制造业急剧放缓。即使今天的预测是正确的,仍然存在巨大的障碍,从降低人力密集型的安装成本,到找到在晴天产生的能量储存方法,以供夜间或阴天使用。

为什么今天乐观乐观乐观?潮流追踪者说,没有粉丝,太阳能P.V。生产加速了迅速增长的模式,太阳能电池和组装面板生产大致翻了一番,每两年从20世纪90年代中期开始加倍。今天,太阳能P.V.似乎坚定地掌握着指数增长和整体成本下降的模式,这是一种呼应过去超增长行业的早期批量生产多年的模式:20世纪初的汽车,中世纪的电视,计算机走向世纪末。


“它是从一个很小的基础开始的,”俄亥俄州的工程师大卫·海登赖克说。“但令人难以置信的是,p.v.一直保持着惊人的平均增长率。我们看到的一切都表明,没有理由不能持续很长时间。”Heidenreich是最近一份工业分析的主要作者指数太阳能,它提供了分析太阳能P.V的详细合成研究。增长趋势并将其置于典型制造生长曲线的历史研究背景中。

增长曲线分析始于20世纪30年代,当时莱特飞机公司(Wright Airplane Co.)的一项研究显示,随着产量的增加,机身成本是如何以指数级和可预测的速度下降的。从那以后,许多行业的大量研究都显示出了类似的曲线,每增加一倍,成本就会持续下降20%到30%。这种模式可以持续数十年。

考虑一下,只有一个工业先例,电视机。1946年,RCA售出约10,000台电视,费用为325美元(2008年近4,000美元)。到1955年,每年生产740万套,更大,更好的电视机成本约为四分之一,成本下降和提高质量(生活颜色!)继续。同上电脑,打印机,手机。

如今,一个完整安装的太阳能pv系统的成本为每瓦7到8美元,这意味着一个普通家庭的总系统成本约为3.5万美元。根据平均经验曲线,这意味着随着产量的增加,到2012年成本将降至每瓦特4美元左右,到2021年降至每瓦特2美元,并继续稳步下降,直到2039年达到低于50美分的水平指数太阳能的模型。

在我的家中,新泽西州的州,千瓦是相对昂贵的,屋顶,太阳能P.v.折叠成30年抵押的抵押贷款将开始有意义,没有任何公用事业或税收激励,在大约3美元的瓦特,或者在2015年左右的某个时间。在美国大部分地区,在权力更便宜的情况下,几年后,电网平价将会到期。

美国权力
加州理工学院的研究人员计算出,在美国中部覆盖这么大的电网(约61,800平方英里),用太阳能电池板就能供应整个国家的电力。NATHAN LEWIS

保罗·梅科克(Paul Maycock)曾在卡特(Carter)政府时期领导美国能源部(U.S. Department of Energy)的光伏办公室,此后经营着自己的p.v.咨询公司。他也相信,伴随成本下降的指数级增长模式已经就位。但他警告称,自上世纪90年代中期以来,太阳能产业的快速增长主要得益于德国和日本的太阳能激励措施,最近也得益于美国加州和新泽西等州的激励措施。

“这些激励措施发挥了神奇的作用——价格大幅下降,”梅科克说,但他指出,一些激励措施需要保留,直到p.v.达到电网平价。

梅科克还警告说,随着时间的推移,这些趋势只会随着不可避免的颠簸而逐渐显现。例如,太阳能电池板的价格在2000年代中期停止下跌,原因是不断飙升的需求超过了多晶硅的供应,而多晶硅是制造传统电池的关键。现在新的硅供应开始供应,价格应该会随之下跌。

早年曾在芯片巨头德州仪器公司工作的梅科克说,这种趋势或多或少会模仿同样依赖硅片的计算机芯片行业的长期增长和成本下降模式。集成电路产业通过将越来越小的电路压缩到芯片中,大大降低了成本。太阳能不能做到这一点。但它可以通过使用更少的材料来实现类似的效果,因为所有的发电活动都发生在地表附近。过去,传统电池制造商已经找到了将电池切得更薄的方法;更新的“薄膜”生产技术使用更少的光伏材料来产生每瓦特的电力。Maycock预测,太阳能薄膜的市场份额将从今天的10%上升到2015年的30%到35%。

这种增长在雷·库兹韦尔(Ray Kurzweil)看来并不奇怪,他是一位发明家,也是当今的爱迪生(Edison)。(库兹韦尔开发了语音合成器、平板扫描仪和早期语音识别技术等。)库兹韦尔以一些有先见之明的预言而闻名——几年前他曾预言,一个名为互联网的鲜为人知的利基现象终有一天会改变世界——但实际上,他的预言更为乐观。

今年年初,在国家工程师协会委托的报告中,Kurzweil - 与谷歌创始人拉里页面的分析师团队合作 - 得出结论,纳米技术等领域的创新将在未来几年中推动太阳能的强劲增长。“我们不是远离太阳能的能量与化石燃料有竞争力的倾斜点,”Kurzweil预测,太阳能可以在20年内满足100%的能量需求。

可能驾驶这种爆炸的创新似乎似乎正在进行中。Maycock指向基于U.S.的第一太阳能,第一至批量生产不含常规硅的超薄太阳能电池,但碲化镉(CDTE)。该公司已迅速成为世界上最低价的太阳能生产商,其电池价格接近常规制造商的一半。基本上,其过程蒸发了太阳能材料并在原子薄水平上沉积在廉价的玻璃上。今年,另一个CDTE工厂将在科罗拉多州的初创航空太阳能下开始运营,计划迅速增加到2亿瓦的生产。

硅几乎没有被淘汰出局。应用材料公司是集成电路行业设备的领先供应商,已进入自动化太阳能电池生产领域。在短短两年时间里,该公司已经为中国和印度的太阳能制造商建造了10条完整的装配线。2008年初,应用软件公司宣布,一家印度客户取得了迄今为止最大的飞跃之一,获得了高达600兆瓦的pv制造能力的新订单,这是去年全球产量的六分之一。

与此同时,位于加州的Nanosolar公司去年开始生产自己的太阳能产品,使用一种叫做铜铟硒化镓(CIGS)的材料,将其研磨成极其微小的颗粒,然后作为“太阳能墨水”印在廉价的箔板上。该公司有一台类似印刷机的机器,据说每年可以产生10亿瓦的太阳能。其他一些年轻的公司已经开发出了柔性薄膜太阳能电池板,其基材是廉价的金属或塑料,安装起来简单又便宜。到目前为止,大多数p.v.装置都是相对较小的阵列,安装在住宅、学校或商业建筑上。但公用事业规模的安装也在增长。

pv最大的技术前景可能在于使用镜子或透镜将光集中到高效多结太阳能电池上的系统,极大地利用了太阳能。一些公司现在正致力于将这些独特的电池部署在集中阵列中,将太阳放大500倍到1000倍以上。索福克斯,例如在加州和西班牙开展业务,声称其系统,在两个轴旋转完全跟踪太阳从黎明到黄昏,只使用比赛每瓦太阳能光电转换材料的生成标准的太阳能电池板,大多数系统的廉价和丰富的铝和玻璃。

同时,P.V.在太阳能热量中有一个竞争对手,一种技术用镜子将太阳能集中在太阳能下产生蒸汽,这可以驱动传统发电机。Although it has not been growing at p.v.’s breakneck pace, rising fossil fuel prices seem to be reviving thermal power as well, with two new plants opening since last year in the American Southwest, another 10 on drawing boards for the United States, and well over a dozen planned elsewhere in the world. Solar thermal today can provide a utility with power for about three times the cost of the cheapest fuel, coal, but analysts expect that with growing manufacturing efficiencies, it too will drop in price.

从第一个穴居人开始我们就依赖燃烧来获取能量。然而,现在我们面临着全球变暖的风暴,以及由燃烧失控带来的一系列其他问题。但是,有一个解决办法就在门外:根据美国能源部的数据,美国一天的太阳能发电量足以供应整个国家一年。如果太阳能像看起来那样终于达到了一个临界点,也许爱迪生最终还是做对了。