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積雪反光助力,高海拔太陽能發電效益比都市高 150%
2019-01-09   |  作者:TechNews  |  182瀏覽人次

太陽能板理想裝設地點在哪?可能會有人回答日照時間極長的沙漠、住宅或是辦公大樓屋頂,而最近瑞士科學家認為,人們也可以在白雪靄靄的高山上裝設太陽能板,其發電效益不容小覷,得益於空氣塵埃少與積雪反射,團隊發現冬季高海拔太陽能板發電效益比都市還要高 150%。

瑞士在 2017 年中旬公投通過禁止建造新核電廠,6 成民眾更是支持政府擴大採用再生能源,但要逐步淘汰核電、轉換成綠能不是一件容易的事情。目前瑞士主要供電來源為水力發電,占比高達 65%,核能發電比例則 35%,風力發電與太陽能僅占不到 5%,如何補足核電遺留的缺口便是瑞士當今的課題。

只不過瑞士發展再生能源有許多難關待突破,像是綠能發電效益雖然在夏季相當高,但當時用電需求較低,而冬季則截然不同,由於暖氣需求增等因素,瑞士在冬天會迎來用電高峰期,因此瑞士的進口能源支出也相當龐大。對此瑞士洛桑聯邦理工學院正絞盡腦汁,希望能找出可提高再生能源發電占比又不會讓當低缺電的方法。

而近期由 Annelen Kahl 教授帶領的團隊則發掘瑞士地理優勢,把研究目光轉移到「太陽光電」與「高山」的組合。

理論上來說,若把太陽能板裝設在高海拔地區,面板的發電效益會因為大氣層薄而透徹、太陽輻射強等因素而提高,再加上假如採用雙面太陽能板,背面的模組也可以吸收積雪反射的光,進而增加模組功率輸出。

像是歐洲其他國家、日本等緯度較高的國家也有採用雙面太陽能板與追日系統來提高太陽能發電效益,之前日本青森縣弘前市更投入研究大雪是否會影響面板發電效果,最終實驗指出,只要注意系統設置方式,實際受影響的發電效益僅 2.4%。

但目前還沒有足夠的數據來量化高海拔太陽能板的潛力與缺點,對此 Kahl 團隊在位於平均海拔 1,560 公尺、擁有全歐最大高山滑雪場的達佛斯測試小型太陽能陣列,並運用衛星追蹤該電站每小時的太陽輻射量與積雪的光反射潛力。

研究指出,假如策略性地將太陽能板裝設在高海拔與積雪地區,可望減少瑞士冬季能源赤字 50%,團隊更發現高海拔太陽能板發電效益比都市還要高 150%。Kahl 表示,由於衛星影像的積雪覆蓋區域畫素較為粗略,以及研究沒有考量到溫度,團隊也許低估這一數據。

除了日照時數之外,平均氣溫也是太陽能發展的關鍵要點,太陽能板是將光轉換成電,並非將熱能轉換成電能,炎熱天氣反而會降低轉換效率,太陽能更適合在晴朗寒冷的地區發展。

但在山區安裝太陽能板的挑戰比平地來的多,像是社會觀感、環境生態、設備運輸問題等因素都是需要留意的地方,且若要將太陽能板連接中央電網,也需要拉設電纜與饋線,實際應用狀況還需要考量到設置地點。

(合作媒體:科技新報。首圖來源:SteFou! via Flickr CC BY 2.0)

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