账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
基础设施整合太阳光电可行吗?
防音墙、单车道和高速公路的应用

【作者: 愛美科】2020年01月31日 星期五

浏览人次:【2257】
  

Rolling Solar计画的合作夥伴相信答案是肯定的!在这项欧洲跨区计画(Interreg project)中,来自荷、比、德三国的19位合作夥伴正在共同发展这项光伏技术及多个商业模型,将「基础设施整合太阳光电」(infrastructure-integrated PV;IIPV)带入市场,让太阳能电池沿着高速公路、铁路和单车道等地布建,以供应像是路灯或充电站的在地能源需求。


由於Rolling Solar计画营造单位和光伏单位之间的独特合作关系,以及整体电力系统(包含连接至电网的部分)所获得的关注,它将不会是一次性的欧洲威??计画(prestige project)这点和相关研究领域中的其他计画一样,而是应该提出成本可负担且对使用者友善的解决方案。各城市、自治城市和计画开发者无不乐於一同讨论未来的营建计画,以起先采用,将这些计画发展成未来也不会被淘汰的能源中和(energy-neutral)计画。


在这项计画实施一年後(预计历时三年),我们让营造和光伏两方的合作夥伴来谈谈相关规划和计画实施的结果:其中一位是Michael Daenen教授,他任教於欧洲绿能研究机构EnergyVille成员之一的比利时哈瑟尔特大学(UHasselt),他也叁与该大学材料研究中心(The Institute for Materials Research;IMO)和爱美科微电子材料研究中心(Institute for Materials Research in MicroElectronics;IMOMEC)共同进行的研究;另一位则是道路建设公司Kreeke的董事Bas van de Kreeke。


基础设施整合太阳光电是个好主意吗?

就本质而言,这项计划似??是个妙计:不只建筑物布满了太阳能板,基础设施也是。毕竟,重要的是要珍惜欧洲诸国中仅存的未开发空间,并别去利用那些空间,像是用来建造太阳能电厂。然而,过去的案例难道没显示出,整合太阳能电池的道路根本不可行,而且造价极为高昂吗?


举例而言,就看法国着名的Wattway计画近日传来的批评声浪吧!该太阳能电池整合道路因损坏程度比预期大得多,加上能产量因损坏和污染而逐年递减目标是产出790kWh/day的电能,但就连道路完工的那年也仅产出409kWh/day,且该数值很快下降,2018年下滑至215kWh/day,2019年仅馀约200kWh/day。


然而,世界各国(包含荷兰、美国、南韩、中国等)的各种新措施都在研究这类应用。对此抱持怀疑的人想知道,若将投资太阳光电道路计画的大量资金用来建置传统太阳能电厂是否会更好?



图一 : 法国交通基础建设商Colas进行Wattway计画测试的试验场地之一。(source:Brice ROBERT Photographe)
图一 : 法国交通基础建设商Colas进行Wattway计画测试的试验场地之一。(source:Brice ROBERT Photographe)

Michael Daenen教授指出:「当然,有人支持也有人反对太阳能道路计画。而最大的挑战确实是太阳能电池在这类应用中必须面对的压力问题。早期实施的太阳能电池道路计画的重要价值之一,就是让我们以截然不同的方式看待太阳能这件事。它让我们了解到,我们必需尽可能将太阳能电池整合至更多地方,以实现充分的布建表面积,因而达到充足的发电量。荷兰绝对是IIPV的领导者,他们在2014年启用了世界第一条太阳能电池单车道。」


「的确,将太阳能电池整合至交通流量较低或较不壅挤的应用场域,似??是当前较可行的做法,像是长凳、单车道、广场、停车场、路肩等等,或利用其他物件,像是隔音墙或交通护栏。」

汇集发电和用电

关於基础设施整合太阳光电的趣事是,产出的电力可用於当地的路灯、充电站和交通号志等。试想,以乡村的单车道为例,一有单车骑士经过,就能根据路面上的太阳能板及整合式电池当日所产出及储存的电力,来开启路灯。


Michael Daenen教授表示:「这的确是个完整的电力系统。不只关??经深思熟虑地将太阳能电池整合至道路表面,更和有效连结至地区网路或一般电网有关,和电池使用、电力电子和面板上电池的电路等也有关。我们在进行Rolling Solar计画时考量的就是这样的全貌。」



图二 : 基础设施整合太阳光电包括将太阳能电池整合至像是长凳、单车道、广场、停车场、路肩、防音墙或交通护栏。
图二 : 基础设施整合太阳光电包括将太阳能电池整合至像是长凳、单车道、广场、停车场、路肩、防音墙或交通护栏。

Rolling Solar计画

2019年初时,预计历时三年的Rolling Solar计画启动,由欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance的荷兰成员主导,并获得Interreg和地方省份业者的支持。举例来说,林堡省(Limburg)就给了在当地的计画合作夥伴额外的资金。Interreg则是一项欧洲计划,旨在推广跨国区域之间的合作。


对此,Michael Daenen教授说明:「这项计画的19位夥伴(公司和研究团队)来自德国、荷兰和比利时,以各自专注的面向共同合作。德国聚焦在光伏高速光路,并将针对不同的面板最表层进行测试,以确保耐用性。对连接至电网来说是必需的电力元件也会在此进行试验。而在荷兰,单车道的应用会再进一步优化。电力电子的设计也会在此扮演要角,例如,以确保面板在光线阴暗的情况下仍能运作良好。在比利时,我们则会研究隔音墙的应用,这些墙面出现的地方通常是沿着高速公路和铁路。」


布建太阳光电层的隔音墙

直立的隔音墙这样的安置方式真的适合用来发电吗?Michael Daenen教授解释:「在我们这区,太阳能板的理想倾向是35?且向南,但就算是采用直立面板,还是可以达到80%的最隹发电量(如果面板朝向南方)。东西向的直立面板大约可达到50%的最隹发电量。如果想让单日的发电量平均分布,这也是很合适的安置方式。如果优化设计出双面的东西向垂直面板,甚至可以实现更接近最隹发电量的成果。」


「具体来说,我们接下来会运用各式太阳能电池技术,包含矽晶(标准和双面)、薄膜??化镉(CdTe)、钙??矿(perovskite)和铜??????(CIGS),来测试钢制和水泥制的大型隔音墙(8*5m)。」

Daenen教授继续说道:「我们也会整合感测器我们开发了玻璃纤维感测器的优良解决方案,让我们得以测量墙内的压力、温度、热流等。基於这些测量结果,我们可以测试并调校爱美科和EnergyVille为此类应用建立的能产率预测模型。此外,对最终完成商业化的光伏隔音墙来说,这些玻璃纤维感测器也会是有趣的元件。他们未来甚至可以被用来测量来车车速或感测交通壅塞程度。」


针对钢制结构,金属工程营造商Van Eycken也加入了此计画。去(2019)年12月时他们才首次开发了半透明的隔音墙,适合用来整合太阳能电池。水泥结构方面,比利时的合作夥伴正和林堡省贝灵思(Beringen)的道路建设公司Van de Kreeke合作。


实现突破的最隹夥伴

道路建设公司Kreeke的董事Bas van de Kreeke表示:「我们专注在新兴建造,以及房屋、停车场、地下道等的翻新工程。在比利时有两项着名的工程计画波克莱克(Bokrijk)的「水中骑单车计画」(cycling through the water),以及鲁汶(Leuven)的鱼梯计画。我们的使命是让已建立的环境更永续,特别着重於水和能源。」


他进一步指出,「就我们所开创的先例而言,我们开发了独特的垂直排水系统V-flow,它是可以整合至现有下水道或用来建构新下水道的地下储槽系统,该系统能确保注入6~8公尺深的雨水,而不让水被下水道系统排出,用来解决缺水(及淹水)的问题。我们也在进行能源领域的新计画,像是从下水道撷取热能。从废水撷取能量的概念(riothermia)已经出现一阵子了,但我们正在开发的解决方案是为了现有的下水道。」



图三 : Van de Kreeke公司的其中一项工程是位於比利时波克莱克(Bokrijk)的「水中骑单车计画」(cycling through the water)。Rolling Solar计画透过这类建造公司的叁与,具备扎实实务基础的IIPV解决方案会被实现,也能被广泛应用在城市和自治城市的计划中。(source:Tourism Limburg)
图三 : Van de Kreeke公司的其中一项工程是位於比利时波克莱克(Bokrijk)的「水中骑单车计画」(cycling through the water)。Rolling Solar计画透过这类建造公司的叁与,具备扎实实务基础的IIPV解决方案会被实现,也能被广泛应用在城市和自治城市的计划中。(source:Tourism Limburg)

Bas van de Kreeke表示:「藉着我们的V-flow产品,我们注意到要让新开发成功突破其实不容易。」


「不论新应用有多好,如果没和对的夥伴或业界要角(和他们的网络资源)合作,是不可能突破市场的。这也是我们和(欧洲)计画合作会如此有趣的原因之一。」

他继续说道:「例如,如果你已经和爱美科一同开发出运用光伏技术的隔音墙,那麽你已经领先一步了。你也能肯定你的产品是经过深思熟虑开发出来的。举例来说,Rolling Solar计画也正在开发演算法,以确保发电效率在阴影笼罩面板时也能达到最隹化。此外,让太阳能电池在远距也能相互连接的解决方案也正在开发中,如此一来,隔音墙就不必受限於标准太阳能面板的固定尺寸。要做到上述这些,计画必须进行基础研究,而藉着研究团队的叁与,最终产品会更强大。」


有智慧地运用能源:资料和AI是关键!

基础设施整合太阳光电和让发电、用电紧密结合有关,也和尽可能运用更大面积来撷取能量有关。


Bas van de Kreeke表示:「谈到可再生能源时,也要注意反弹作用。在我们和哈瑟尔特大学及EnergyVille合作的计画中,我们共同研究如何建立能源中和家庭(energy-neutral homes)。我们发现,因为住户们知道现有能源充裕,便会使用更多能源(像是不关灯)。在此情况下,对於如何尽可能最隹善用撷取来的能源,资料和人工智慧(AI)便扮演了关键角色。此外,我觉得在对的时机使用能源(能源可用率达到巅峰时)极其重要,甚至比更有效防止居家能源流失还重要。」


他进一步指出:「我们非常注重资料,目前也正持续观测好几个家庭的电力系统。这些资料用於研究计画。就维修而言预防性维修,我们也付出很多心力来搜集资料。而这不只是将感测器整合至居家,还需要一个好的平台来让技术人员读取这些资料。」


他举例:「我们负责维修一万四千户的电力系统,当技术人员要解决某个特定问题而进入网站时,也能顺便检查该住户的其他资料,而这些资料被记录在一个专用平台,用来预测未来可能需要进行的维修工作。」


建设公司不久後会生产光伏建材吗?

Rolling Solar计画将於2022年结束。在那之前,像是Van de Kreeke这样的建设公司将开始制造结合太阳能电池的建材,这个想法有多务实呢?


Bas van de Kreeke回说:「这麽想非常实际。我们和对的夥伴合作光伏和建造两方的专家,他们会学习彼此的专业,还能告知对方在各自专业领域中的重要规格。这样一来,一切都可以彼此完美协调。」


他举了个例子:「为了让太阳能板能轻松连接至墙面,水泥墙需要建造某种凹面吗?或者,我们要印刷太阳能电池吗?还是用黏的?一旦我们开发出可行且性能强健的产品,和建筑师和计画开发者合作当然也很重要。」


Michael Daenen教授则表示:「我们将在这项计画建立几项范例,以说服计画开发者、建筑师、城市和自治城市这些创新可行。我们也在和市议会沟通,来讨论一项新建案,以及运用光伏防音墙的可能性。为了让IIPV实现突破,我们需要各方人士叁与。期??多方叁与的愿景能在这项计画实现,以及在成功范例中实现。」


(本文由爱美科授权刊登;作者Michael Daenen为Rolling Solar计画的研究人员、Bas van de Kreeke为道路建设公司van de Kreeke的董事;编译:吴雅婷)


**刊头图(source:solargem.org)


相关文章
迈向太阳光电产业的循环式商业模式
用於射频前端模组的异质三五族CMOS技术
如何让电力电子产品和光电感测器有效降温
3D FeFET角逐记忆体市场
电力资源正危急 让我们明智使用它
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 绿色节能趋势当道 太阳能空调将是大势所趋
» Roll-to-Roll试量产线建立 OLED照明迈向商品化
» 中国已掌握OLED部分关键技术 知识产权需加快研发进程
» 中国面板产能逐步释放 全球显示产业竞争日趋激烈
» 显示器协会理监事改选 面板业两大龙头携手领军
  相关产品
» Silicon Line在Computex 2019上展示用於HDMI 2.1、DisplayPort、USB和虚拟实境的最新光连结科技
» 市场先锋:Basler推出智慧型灯源解决方案
» Diodes推出符合汽车规格的60V快速调线性LED控制器
» 英飞凌推出适用於一般照明的新款60V线性LED控制器IC
» UnitedSiC推出用於低功率AC-DC返驰式转换器的SiC JFET系列

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2020 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw