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欧洲若有效利用屋顶太阳能发电能满足四分之一的电力供应
作者: 发布日期:2019-10-08

据国外媒体报道,最新研究指出,若欧洲地区能够有效利用屋顶面积进行太阳能发电,则提供的电力能够满足欧洲地区电力供应量的四分之一。

欧洲若有效利用屋顶太阳能发电能满足四分之一的电力供应

图示:欧洲航天局拍摄的意大利米兰屋顶卫星图像


以下是翻译内容:


欧洲人只要能够有效利用屋顶上的空间,就可以大规模扩大低成本的太阳能发电。


这是研究人员的结论,其用卫星图像、电价和贷款数据来评估欧洲建筑物尚未开发的能源潜力。据科学与医学信息分析公司爱思唯尔(Elsevier)旗下《可再生和可持续能源评论》(Renewable and Sustainable Energy Reviews)上发表的一篇论文称,欧洲地区的屋顶面积是卢森堡国土面积的三倍,若有效利用可以提供欧洲地区近四分之一的电力供应。


欧盟委员会联合研究中心的研究人员写道:“国家和地区层面利用这一潜力可以为制造业、安装和运营部门的就业带来好处”,同时推动人们“实现整个欧盟向低碳能源体系的转型”。

欧洲若有效利用屋顶太阳能发电能满足四分之一的电力供应

图示:欧洲屋顶太阳能发电有望提供全欧洲四分之一的电力


绝大多数欧洲人支持转向清洁能源以遏制气候变化,但各国政府一直难以找到有效的解决方案。尽管德国在太阳能和风能领域的投资创下纪录,但作为欧盟经济引擎的德国预计将无法兑现其减排承诺。


同时由于升级电网方面的投资疲软,使用间歇性可再生能源的地区和那些仍然依赖污染化石燃料工厂的地区之间已经出现了发展瓶颈问题。


这项新研究表明,在电动汽车大量进入市场并提高电力需求之际,更密切地关注屋顶太阳能资源,可能有助于政策制定者更有效地进行规划。


研究人员写道:“屋顶太阳能系统可以满足这种不断增长的电力需求,如果设计成主要为当地居民提供电力,就可以避免出现电网拥堵和调度成本增加等问题。”


未开发的屋顶


整个欧洲地区现有约7935平方公里的屋顶,每年可以产生约680276千兆瓦时的电力。报告称,太阳能发电成本的大幅下降,意味着屋顶太阳能板发电的价格可能更为经济。在世界许多地区,太阳能发电的成本已经与传统发电水平相当。


彭博咨询太阳能分析师Jenny Chase认为:“这份报告可能会鼓励政府支持屋顶太阳能,避免在能源和土地使用之间进行任何权衡,并可能受到屋顶所有者的欢迎。”


她说,与过去25年测量的长期电力回报相比,屋主一直对太阳能电池板高昂的前期投资成本持谨慎态度。


报告称,塞浦路斯、葡萄牙、马耳他、希腊和意大利未来可部署屋顶太阳能的潜力最大,紧随其后的是法国、西班牙和德国。东欧国家排在最后的原因是在当地屋顶安装太阳能发电设备仍存在不少障碍。


丹麦科学家:即使欧洲大陆变暖 风能和太阳能发电仍能满足电力需求


一项新的研究表明,即使气候变化使欧洲大陆变暖,欧洲的电力未来也可能是环保和持续的。对于那些试图将电网转向风能和太阳能并远离传统发电厂的欧洲人来说,这是个好消息。


欧洲若有效利用屋顶太阳能发电能满足四分之一的电力供应

然而,有一个问题是:研究人员没有看到气候变化加剧的极端天气如何摧毁暴风雨中的电线或在野火中焚烧它们。没有参与这项研究的爱尔兰科克大学可再生能源研究员Paul Deane将研究结果称为好消息 - 但持谨慎态度。“要了解欧洲在天气驱动的资源方面对这些气候变化影响具有相对的弹性,这是非常好的,”他表示。但他补充道,“这并不意味着电力系统能够获得‘健康证书’。”


为了弄清楚可再生电力系统在变暖的世界中的表现,研究人员使用历史数据和气候预测来确定供需如何变化。他们创建了一个跨越整个欧洲的虚拟网格,并估计需要多少风力涡轮机和太阳能电池板才能满足历史电力需求。之前的研究表明,在欧洲理想的可再生电网中,大约80%的电力来自风力发电,20%来自太阳能。这就是他们使用的比例。


欧洲若有效利用屋顶太阳能发电能满足四分之一的电力供应


Kozarcanin和他的团队使用六种不同的气候模型来研究三种不同的未来:一种是世界坚持《巴黎气候》协议,允许温度仅上升1.5摄氏度; 高碳税有助于在较小程度上控制排放; 以及噩梦般的、一切照旧的情况,人们继续不加控制地排放化石燃料。


他们对风速、日照和温度的预测特别感兴趣,并且他们计算出,由于在变暖的世界中对供暖的需求减少,整个过程中电力需求可能会下降。该研究计算出,与今天相比,空调的电力需求可能会增加,特别是对于地中海周边国家。但Kozarcanin告诉The Verge,这种增长被欧洲电加热需求的减少所抵消。

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研究人员关注的一个关键指标是,欧洲将不得不依靠传统发电厂来填补可再生电网的空白,比如阴天或无风日。他们惊讶地发现是,在不同的气候未来中,这并未发生太大变化。事实上,每年的天气变化对电网满足电力需求的能力影响大于对气候的长期变化。在他们的分析中,无论未来如何,一些核能、化石燃料或其他按需发电仍将是欧洲能源“微积分”的一部分。


当然,这是一个非常简化的场景。例如,研究人员没有尝试预测增长或转移人口如何改变电力需求,因为这将引入另一个变量。相反,他们只是假设人口稳定,这是不现实的。他们也没有关注电网的变化或风力涡轮机和太阳能电池板的数量或位置的变化。低电力需求可能会使结果难以应用于其他地方。“对于欧洲电力系统来说,结果实际上非常强大和有弹性,” Deane表示。但是,他补充说,“我想知道他们对美国或澳大利亚部分地区的其他电力系统是如何可转移的。”


研究发现:仅全球1%农田设置太阳能发电,即可满足世界用电


或许,农田即将再度成为人类文明的核心。


美国俄勒冈州立大学透过研究表示,只要将全球1%农业用地转换用于太阳能发电,就可以满足全球电力需求。


这项研究是俄勒冈州立大学透过安装在农田上的特斯拉太阳能发电电系统所收集电力数据而来,研究结合了微气候研究站的平均气温、风速风向、太阳照射强度等数据,基于这些资料算出了一个相当精准的农田太阳能发电模型。


主导研究学者之一的Chad Higgins 副教授表示:事实证明8000 年前,农夫就找到了地球上最有效率接受太阳照射的最佳地点。

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研究实验的地区涵盖热带草原、阔叶混合林、沙漠、都市等17种地景,其中发现农田就是安装太阳能最适合的场景,也一定程度打破了目前盛行在沙漠建造大型太阳能系统的做法;研究也发现,美洲西部、非洲南部以及中东是最适合进行农业/太阳能混合发电的区域,这些区域日照充足、风力与温度适中,湿度低,跟适合农作物的条件相同。


这些地方的农业/太阳能混合发电量可以到达每平方公尺28W/h,若跟世界银行关于全球能源需求数据比对,理论上只要在这些地区安装足够的农业/太阳能混合发电系统,就可以符合全球1% 农业用地即可满足全球发电的目标。


事实上世界许多地方都有使用农业/太阳能混合发电让农业生产、发电取得良好平衡的案例,根据德国霍恩海姆大学在2017年的调查,发现用高架农业/太阳能混合发电的小麦、马铃薯产量平均下降了18%,但卖到公用事业的电力收入却小幅超过了农作物收入缺口。另外在日本、印度也有十分成功的案例。

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