太阳能发电的未来
面对太阳能发电的光明前景,科学
家们作过种种令人神往的描绘。其中最诱人的莫过于GENESIS(Global Energy Network with Solar cell andInternational Superconductor grids:用太阳电池和超导电网装备的全球能源网)。
日本专家在2000年到来之时,提出的这项GENESIS方案是这样设计的。假定全世界一次能源消费量换算石油是140亿kL/a(1999年全球一次能源消费量换算石油大约是100亿kL),全部由太阳电池供给,并假定太阳光发电系统的转换效率为10%,则这个太阳电池的面积是一个边长807 km的正方形。这个正方形的面积只占全球整个沙漠面积的4%左右。但是这个庞大的太阳光发电系统有致命的弱点:夜晚不能发电,下雨天或阴天出力降低;如何才能把电供应到世界各地也是个问题。因此,必须采用研发中的高温超导体组成下述全球电力供应网。
首先在全球不同地方按时区配置若干太阳光发电厂,然后用超导电缆把这些发电厂连接成网,通过地球白昼地区的太阳光电力向黑夜地区送电。这就是用太阳光电池和超导电缆装备成的全球能源网的观念。
要完成这一课题,从技术上分析,第一是要研制出高性能低成本的太阳光电池;第二是有足够长度的常温超导电缆。关于太阳光电池,本文已述目前单晶硅系太阳电池转换效率已达24%左右。而本课题要求整个太阳光发电系统的转换效率是10%。对此,科学家们充满信心。关于常温超导电缆,有报道指出超导电力传输的实验已经启动:底特律有3万户家庭的供电,是通过连接在弗里斯比变电站的3条120 m长的超导电缆来完成。另有报道指出,我国单根200 m Bi(铋)系高温超导长带研究居国际先进水平,可制造任意长度,可满足应用项目要求。即使目前还不能采用常温超导,从现实出发采用1 000 kV直流高压也可以实现1 000 km以上距离低损失输电。对此,科学家们同样充满信心。
太阳光电力前程似景。科学家们预测,到21世纪中期,仅屋顶太阳光电池就可以为全世界提供约25%的电量。果真如此,到那时相信距离用太阳电池和超导电缆装备全球能源网的日子也不会太远了。