太阳能变得非常便宜。在沙特阿拉伯的沙漠中,太阳能组件的发电成本现在仅为每千瓦时 (kWh) 0.01 美元(0.009 欧元),而在葡萄牙,每千瓦时的发电成本为 0.014 美分。
全球正在建造越来越多的大型太阳能园区,以帮助解决地球的能源需求。
太阳能发电到底有多便宜?
根据美国投资银行 Lazard 的数据,2009 年至 2020 年间,太阳能的生产成本下降了 90%。
2020 年,大型太阳能发电厂的全球平均成本仅为 0.037 美元/千瓦时。相比之下,新建燃煤电厂的发电成本是0.112 美元/千瓦时的三倍,而天然气成本为 0.059 美元,核电成本为 0.163 美元,风电成本为 0.04 美元/千瓦时。
最大的太阳能园区之一,被称为 Al Dhafra PV2,计划从明年开始为阿拉伯联合酋长国的国家能源供应商供电。这座 2,000 兆瓦的发电厂正在建设中,耗资 10 亿美元,由安装在首都阿布扎比附近 20 平方公里区域内的400 万个模块组成。
世界上大多数其他太阳能公园都比沙漠中的巨型设施要小。例如,德国最大的太阳能园区位于柏林附近的 Weesow,其输出功率仅为 187 MW。其 465,000 个太阳能组件供应约 50,000 户家庭的电力需求。
但即使在像德国这样人口稠密的国家,也可以想象容量达数千兆瓦的大型电厂。可以建造它们的地方之一是废弃的露天褐煤采石场。
太阳能对工业的价值在哪里?
在全球范围内,工业部门需要大量能源。例如,在德国,它消耗了大约一半的发电量。为了节省成本,公司正在转向光伏发电。例如,国际矿业公司已开始在偏远地区用太阳能代替柴油发电。越来越多的化工公司、铝厂、汽车厂、水泥制造商和数据中心正在从太阳能发电厂获取电力。
一个例子是位于美国东南部田纳西州的 Facebook 数据中心,该数据中心将从容量为 150 兆瓦的太阳能园区获得约 110 兆瓦的电力。该公园由德国电力公司 RWE建造和运营。
另一个例子:从 2022 年开始,拜耳集团的几家化工厂将使用来自西班牙南部一座 590 兆瓦太阳能发电厂的 100% 绿色电力。
能源密集型钢铁行业也在重新定位。那里需要低成本的太阳能,以及由太阳能和风能产生的“绿色”氢气,这是高炉过程所需的。在规划新钢厂选址时,低成本能源供应是一个决定性因素。
在阳光照射较少的地区,太阳能甚至被证明是值得投资的。一个例子是位于 Witnica 的波兰最大的太阳能园区,其容量为 65 兆瓦。它供应邻近的水泥厂。
发电厂运营商 BayWa re 的 Benedikt Ortmann 说:“这是最好的证明,太阳能在没有任何补贴的情况下可以与传统能源的电力相比具有竞争力。即使在像波兰这样北部的欧洲国家也是如此。”
我们应该在哪里建造太阳能发电厂?
专家估计,在不久的将来,将需要总容量约 6000 万兆瓦的光伏电站来为全世界提供具有成本效益的电力。这是迄今为止所有现有太阳能容量的 70 倍。
太阳能电池板所需的面积将相当于世界土地面积的 0.3%。
“就全球平均而言,您不必担心土地供应,”芬兰 LTU 的克里斯蒂安·布雷耶 (Christian Breyer) 说。但是,如果要在尽可能靠近城市和大型工厂的地方生产能源,他说,那就有点棘手了,尤其是在人口稠密的地区。
一种解决方案是使用屋顶和外墙。根据布雷耶的说法,世界上大约 20% 的太阳能需求可以在那里产生。
在田地上方安装太阳能屋顶的所谓农业光伏也变得越来越重要。
另一种选择:建造漂浮在水面上的太阳能电池板。根据世界银行的一项研究,即使只有 1% 的水库面积用于此目的,浮动光伏的全球潜力仍为 400,000 兆瓦。
迄今为止,中国、印度、韩国和台湾已经建成了内陆湖上最大的太阳能发电厂。在许多其他国家,包括荷兰、以色列和印度尼西亚,湖泊和水库中也有较小的植物。印度目前正在规划一座 1000 兆瓦的大型浮式发电厂。
与此同时,荷兰正在进行研究,寻找在波涛汹涌的北海安装浮动太阳能发电场的解决方案,为国家电网提供能源。但咸水、强流和风仍然构成巨大挑战。
近海水域的小型浮动设施已经存在,例如在马尔代夫,它们为度假岛屿提供电力。
“我们将看到世界各地的太阳能发电厂。它是世界上最便宜的能源,只有少数例外。在某些地方,风能仍然便宜一点,”太阳能教授克里斯蒂安布雷耶说芬兰 LUT 大学的经济。
Breyer 说,对于大型太阳能农场,在阳光充足的地方生产成本可以低至 0.01 美元,而在其他地方则高达 0.04 美元。他和其他专家预计,新的、更高效的太阳能电池板将进一步降低成本,每年降低 5% 到 10%。
大型太阳能发电场有多大?
世界上最大的太阳能园区容量为 2,000 - 2,200 兆瓦 (MW),大部分位于中国、印度和中东的沙漠地区,埃及就是一个很好的例子。在美国、墨西哥和南欧也有超过 500 兆瓦的大型电厂。