【能源思考題】 (三十六) 聚光式太陽能的興衰

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在台灣,因為產業界許多企業都與太陽能電池有關,所以一談到太陽能,大多數人都只想到太陽能電池。說起來這個名詞也有點怪,因為太陽能發電並不是「電池」,所以有人主張應該稱為太陽能「面板」,不過在此就還是以通用稱呼為主。

不過,太陽能並不是只有利用光電效應發電的太陽能電池,這只是其中的一大類,還有另一種,叫聚光式太陽能,或稱集熱式太陽能,這種太陽能,我們在系列中很少介紹,跟風能的問題一樣,因為它的主要應用方式是集中式,而不是分散式。

聚光式太陽能,原理就跟小時候拿凸透鏡聚光燒紙一樣,是以反射鏡聚焦陽光,利用聚光產生的高熱來煮水產生蒸汽推動渦輪發電。

聚光式太陽能也有非常多種,有的採用拋物面鏡,聚光在一條集熱管上,目前比較主流的,則是以無數反射鏡,各有不同角度,將陽光都反射向一個高塔,聚焦在塔頂,包括Google先前剛上線的伊萬帕計畫,就是採用這樣的塔式技術。

塔式技術往往搭配儲熱技術,在塔頂,先用陽光的熱能,把鹽熔化,以熔化的鹽來儲存熱能,需要電力的時候,用熔鹽的熱能來煮水產生蒸汽推動渦輪發電,目前許多聚光式太陽能計劃都有長達12小時的儲熱能力,也就是說,有需要的話,可以不分白天晚上,整天發電。

因此怕陰天沒電,或晚上沒電,那是太陽能電池沒有搭配能源儲存才會有的缺點,搭配儲熱技術的聚光式太陽能很輕易的就能「穩定發電」。

但聚光式太陽能通常得占地廣大才有效率,所以往往蓋在鳥不生蛋的沙漠之中,不像太陽能電池可以化整為零,裝在每棟建築物的屋頂上。所以,說台灣因為缺乏土地,而難以發展的,是聚光式太陽能;太陽能電池作為分散式利用,並不必然需要大片土地,這點也是很多人常常搞錯的。

而聚光式太陽能也因為這點,通常是集中式利用。在美國,往往於沙漠中蓋了一大片反射鏡海,聚光到非常高的高塔上,伊萬帕計畫的聚光之強,竟然讓路過的鳥兒都燒焦了,被戲稱為「死光」,這樣的強光產生強大的發電能力,發出的電力再用漫長的輸配線路,遠遠的送到需要用電的遠方城市。

伊萬帕的死光,讓我們又回到我們先前談過的問題。過去的集中式思維,要蓋一個超大電廠,能量非常集中,再用高壓線路輸配出來,能量很集中一定會產生危險,就算是太陽能也一樣會把鳥都燒焦了。

而集中輸配,也有很多風險,例如萬一線路損壞,一口氣就失去大量電力而無預警跳電。高壓電路本身當然也是危險的來源,前陣子全球風行「冰桶挑戰」,結果美國發生一起不幸,肯塔基州消防員為了進行「冰桶挑戰」的大學生出動消防車,從雲梯上投向下面的學生淋水,不料雲梯誤觸高壓電纜,消防員觸電,造成一死的悲劇。

另一個問題,就是成本。

以聚光式太陽能來說,過去因為太陽能電池價格居高不下,一度被認為可能是太陽能的主流,但隨著太陽能電池價格雪崩,聚光式太陽能在成本上逐漸無法競爭,因為弄到一大塊地,鋪上無數反射鏡,蓋一座高塔,拉一條輸配線路,這些成本,隨技術進步的縮減幅度不大,而且施工時間比插風機、鋪太陽能電池來得久。反觀太陽能電池的製程則日新月異,許多美國大廠如第一太陽能、SumPower都經常喊出一年要降三成五成本,過沒幾年,聚光式太陽能就望塵莫及了。

花旗的產業研究報告曾以「摩爾定律」來形容太陽能電池的成本下降,雖然把太陽能電池形容為過去半導體業熟悉的摩爾定律有點誇大,因為還沒有那麼快,但太陽能電池成本隨著製成的提升而快速下降是不爭的事實。

前一回,我們也提到風能的成本快速下降。過去,曾有一段時間,風能成本很高,太陽能電池成本很高,於是綠能的發展力量,有一大半轉來聚光式太陽能,在全球有許多大型計劃,但隨著風能隨技術提升而成本下降,太陽能電池價格也自2011年雪崩,再加上分散式的思維興起,聚光式太陽能突然間變得不划算,就在宏偉的伊萬帕計畫上線的同時,全球各地的聚光式太陽能計畫一一腰斬。

這體現了能源產業的多變,過去如果你在蛋塔店最紅的時候開了一家,或許還能賺到一點錢,但你才看到伊萬帕上線,看到它宏偉的規模,可怕的死光射線,心想聚光式太陽能真是太了不起了,Google花錢蓋它,所以聚光式太陽能一定很有前途,正當你這樣想,其他聚光式太陽能計畫卻已經瀕臨滅絕。

當然,就像風能一樣,聚光式太陽能,也未必就不能分散式應用,許多企業都在研究可以適用於大樓屋頂,或甚至住宅屋頂的聚光式太陽能技術,或許有一天,聚光式太陽能會以分散式能源的新面孔重出江湖,但那是以後的事了。

雖然,台灣並不適合大型聚光式太陽能,所以從來沒有這樣的問題。但,如果某國在大型聚光式太陽能計畫的成本還比風能、太陽能電池低的時候,就急著發展,結果很可能剛蓋好馬上就不划算,眼睜睜看著別國新建太陽能電池發電計畫的發電成本更低,還更快蓋好。這告訴我們,決策不是只看現在,還要考慮未來趨勢。

今天的能源思考題,想請各位帶回去思考的,就是從聚光式太陽能的興衰來思考這個趨勢問題,以及,當市場變化快速時,選擇興建過程較久的計畫,會有什麼樣的風險?

關鍵字: 綠能太陽能核能Google

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