Re: [問卦] 太陽能發電有搞頭嗎?

作者: bsd44lite (無心插柳柳橙汁)   2017-08-12 00:41:16
光明的太陽能時代
一直以來,尋找一種能與價格低廉的礦物燃料相媲美的能源技術堪稱世界性難題。約翰·奧唐奈認為他已找到解決良方
30年前,約翰·奧唐奈就夢想著要拯救地球。上世紀70年代末,他的第一份工作是在普林斯頓大學著名的電漿物理實驗室(Plasma Physics Lab)裡從事核融合(一種使太陽產生熱能的核反應現象)研究。奧唐奈回憶說:“這項研究的意義在於,如果實驗能夠成功,世界將為之改變。”結果實驗未能成功。奧唐奈繼續不懈地努力。在這期間,他創建了製造超級電腦和半導體的公司,並四處奔波為這些公司籌集了幾百萬美元的資金。當他把位於加州坎貝爾的晶片製造企業出售後,奧唐奈的生活翻開了嶄新的一頁。他說:“我有一年時間來考慮自己能做些什麼有用的事情。”
他認為自己已經找到了目標。他的想法是要減緩全球變暖速度以及解決地球能源危機,但不是依託電漿、風車或“潔淨”煤煙技術,而是採用鏡子。確切地說是用連成數英里的鏡子將太陽光折射到管子上將水加熱,以此來驅動龐大的蒸汽輪機。這種太陽集熱方法將不會產生引起全球變暖的排放物,也不用擔心會製造放射性垃圾,亦無需依賴被日益詬病的煤炭能源。如果像雪佛蘭Volt這樣的充電式混合動力車開始替代汽油動力車的話,對石油的需求就會大幅下降。他說:“我想讓人們知道解決方法是存在的,而這並不意味著電費開支一定會增加。”這也許是異想天開。最大的
問題不在於太陽集熱工廠是否能開工,而在於電力成本的多少。目前,現有的鏡子和蒸汽輪機的價格是人們熟悉的光電板(PV panels,它利用半導體薄片將太陽光轉化為電能)的一半,但成本仍是新建一座煤廠費用的近兩倍。奧唐奈堅信他從澳大利亞找來的這種技術的成本將更低廉,儘管這還有待證明。即便他的工廠能夠建起來,將能源從沙漠輸送到城市也將是一個不小的挑戰。美國最大的煤炭用戶——美國電力公司(American Electric Power)的執行長邁克爾·莫里斯說:“大型太陽能工廠是一個夢想,有地方建嗎?有。但目前這可行嗎?我認為並非如此。”
哥斯拉試點項目
就連奧唐奈的擁躉有時都覺得他熱情洋溢的言論有些偏激。環境保護組織大峽谷信託基金(Grand Canyon Trust)的空氣及能源主管羅傑·克拉克是太陽集熱技術的支持者,同時也是奧唐奈的崇拜者,他說:“奧唐奈的激情已經到了狂熱的地步。”然而,奧唐奈的行動比他的想法更為超前。他和澳大利亞的同事共同擬定的計劃自稱為“瘋狂的驢子”(crazy-ass),目標是要將全球太陽能產量增加一倍。該計劃獲得了矽谷兩位頂級創投的支持,他們是Kleiner Perkins Caufield &
Byers風險投資公司的雷·萊恩和Sun電腦公司的聯合創始人維諾德·科斯拉。萊恩和科斯拉爭相不遺餘力地向政府官員和公用事業部門推銷這一方式。他們向奧唐奈效力的Ausra公司投資了4700萬,該公司正在澳大利亞進行一個名為哥斯拉(Godzilla)的蒸汽試點項目。今年9月底, Ausra公司、太平洋煤氣和電力公司(Pacific Gas & Electric)以及佛羅里達電力和照明公司(Florida Power &
Light)對外宣布將聯合生產1000百萬瓦太陽熱能,這相當於一個核電廠的產能。具體細節目前還在商談中,但目前的計劃是先在佛羅里達州建一個10百萬瓦的示範工廠,然後再擴容到300百萬瓦。 Ausra公司還希望與太平洋煤氣和電力公司共同啟動一個175百萬瓦的工廠項目。這些工廠最早將於2010年建成開工,其最大亮點在於:Ausra公司認為已經克服了早先太陽熱能投產遇到的最大障礙,即高昂的成本。太平洋煤氣和電力公司的首席執行官彼得·達比說:
“Ausra公司的優勢在於它能利用先前積累的經驗來削減成本,拉低價格。這種技術降低了風險,而且更加環保。我對它充滿了信心。”
奧唐奈希望這些工廠建成投產後的產能是目前的5倍。科斯拉說:“這些不僅是最新的可再生能源技術,而且無論是在美國、還是像印度和中國這樣的發展中國家都可以實現大規模量產。”外界可能會想當然地認為,在澳大利亞尋求用低成本解決全球變暖和能源危機的方案上,這位沒有電廠經驗的半導體企業高管會栽跟頭。風險資本家萊恩說:“這簡直是天方夜譚。”但奧唐奈堅持認為,人們不應該把注意力放在他身上,而應把目光更多地投向多年來歷盡千辛萬苦研發這種技術的澳大利亞科學家戴維·米爾斯。此外,他的競爭對手同樣也值得關注。
的確,奧唐奈的公司只是眾多競相利用太陽集熱技術生產無排放能源的企業之一。西班牙的清潔能源巨頭Abengoa Bioenergy公司和Acciona公司搶先行動,在西班牙、阿爾及利亞和美國承接了項目。以色列的Solel Solar Systems公司也已經與太平洋煤氣和電力公司達成協議,從未來新建工廠中獲得553百萬瓦的電量。位於加利福尼亞州奧克蘭的BrightSource Energy公司已重新聯手早先一些企業,這些公司於上世紀80年代就在莫哈韋沙漠(Mojave
Desert)興建了9家太陽能工廠。加利福尼亞公用事業委員會主席邁克爾·皮維說:“隨著Ausra和西班牙、以色列等國公司的加入,太陽能市場的競爭日趨白熱化。”
10美分的解決方案隨著美國25個州以及哥倫比亞特區的公用事業部門競相要在綠色能源上達標,分析家們認為這對很多公司來說可謂機會多多,最終脫穎而出的將是掌握以最低成本生產可靠能源技術的企業。如果它們提供的電價能夠接近目前新型煤炭或天然氣工廠的價位,那麼前景將會非常看好。理想價位是每千瓦時10 美分或更低。奧斯汀能源公司(Austin Energy)的高級戰略工程師馬克·卡珀特說:“如果在太陽能工廠的運作中我們的價位可以鎖定在10美分的話,成功將是水到渠成的事。”
然而,究竟能在近期或是要等到5至10年後才能實現這一目標以及採取何種太陽集熱的實現方式更具競爭力,眾人在這些問題上存在較大分歧。 Ausra公司是迄今唯一宣稱自己已掌握低成本生產技術的企業,可以將價位降低到10美分的基準線,甚至把投資者要求的額外風險酬金也考慮在內了。佛羅里達電力和照明公司的首席執行官劉易斯·海因三世解釋說:“它們設法將成本降低了很多。”儘管大多數專家認為削減成本已指日可待,但競爭對手承認要使自己的方法達到Ausra公司宣稱的低廉價位還需幾年時間。 Navigant
Consulting公司的安德魯·金羅斯說:“看似可以找到一條以極低成本聚合太陽能的捷徑,這個機會終於降臨了。”當美國政府參與全球減緩氣候變化行動並抬高二氧化碳排放的門檻時,這種機遇將會更大。位於新澤西州普林斯頓的發電企業NRG能源公司的首席執行官戴維·克蘭說:“大家都認為碳排放高成本時代已經來臨。”這將使用煤發電的成本提高20%或更多。
奧唐奈身高6英尺2英寸,由於常年騎車而保持著瘦削的身材。他迫不及待地四處遊說,推銷其能源解決方案。位於科羅拉多州的州長能源辦公室(Governor's Energy
Office)主任湯姆·普蘭特說:“很顯然他是在宣傳自己的企業,但在聯合投資無碳排放發電的行動中他也在唱主角。到處都能看到他的身影。”奧唐奈是州長或參議員辦公室裡的常客,他並不和頑固保守的內華達州郊縣的官員們談論全球變暖的威脅,而是告訴他們太陽能發電廠所能帶來的各種好處。萊恩說:“奧唐奈名義上是Ausra公司的執行副總裁,實際上卻一直在扮演福音傳道士的角色。”奧唐奈接受過飛行培訓,因此他可以駕駛自己的飛機前往公司屬下地處偏遠的發電廠。內華達州環境保護聯盟(Nevada Conservation
League)的執行主管斯科特·拉特利奇回憶說:“他曾和我開著一架小飛機飛往內華達州東部,那是我所經歷的一次最刺激最興奮的飛行體驗。”奧唐奈是於 2005年夏天在聽到勞倫斯·伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory)主任、諾貝爾獎獲得者朱棣文的一席話後才開始投身這個事業的。奧唐奈回憶道:“朱棣文說你聽到的所有關於氣候變化的說法都不准確。事態比人們了解的還要糟,每位工程師都應該行動起來。”第二年4月他便離開一手創建的視頻處理晶片公司Equator,並迎來了一段新的人生旅程。
他四處去參加會議,大量閱讀科學文獻,廣泛與研究人員交流,確信了朱棣文的觀點是對的。然而要想消除洪水、暴風雨以及飢荒這些當今廣為人知的全球變暖引發的災難,需要付出常人難以想像的努力。據政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate
Change)的最新報告稱,這意味著在40年中要將二氧化碳排放量降低80%,這一數字讓人難以置信。奧唐奈很快否定了人們推薦的所有革新計劃。他總結說,利用所謂的潔淨煤技術需要捕獲和儲存碳,這樣做成本太高,不太現實。環保主義者通常推崇的風渦輪機和太陽能電池板方案也不盡完善。當下午的陽光最強烈時,人們會打開空調,而那時風力常常會減弱。太平洋煤氣和電力公司負責能源獲取的副總裁Fong Wan說:“在高峰時段風力沒有保障。”因此,它只能滿足15%到20%的電力需求。
太陽能光電板也非最佳選擇,因為它們成本太高了。奧唐奈說:“太陽能光電板是一個不錯的業務,但它不會對氣候產生什麼影響。”奧唐奈毫不掩飾自己對綠色陣營中某些人士的鄙視。他抱怨說:“環保圈裡很多人的所作所為讓人覺得他們靠不住,要是真的嚴肅對待這個問題的話,我們必須以合理成本打造一個規模龐大的工廠,既可以為美國和歐洲提供能源,還能進軍中國和印度市場。”
到去年秋天,奧唐奈總結出唯一可行的方法是聚合太陽熱能技術,在地面大面積鋪上鏡子以產生蒸汽來驅動渦輪機。一家以色列公司Luz曾於上世紀80年代利用這種技術在莫哈韋沙漠建造了9座發電站。那些發電廠採用拋物線形鏡面槽將太陽光折射到每個槽內註滿油的管子上,油溫上升後將水加熱產生蒸汽。那些工廠目前還在穩定可靠地運轉,輸出了354百萬瓦電量,但成本一直未能降到公用事業部門預期的水平。與此同時,西班牙的Acciona公司正在內華達沙漠建造一座64百萬瓦容量的最新型電廠。鏡面槽運轉得很順利,但問題是鏡子的建造必須非常精準,這使得其製造難度
大,造價成本高。先前建在莫哈韋沙漠上的那批工廠想方設法將成本從每千瓦時28美分降到了16美分,而新建工廠還要低上1到2美分。但是奧唐奈決心把成本定在10美分,這意味著在這個基准上還要往下降。
除此之外,還有什麼更好、成本更低廉的辦法嗎?
“成效顯著”在2006年5月的一次工程協會會議上,奧唐奈在翻看一本科技雜誌時無意間找到了答案。根據悉尼大學教授戴維·米爾斯發表的論文裡描述的方法,在地上鋪滿近似平面的鏡子,它們將太陽光反射到由鏡面上的桿子支撐的固定管子上。那些鏡子比拋物線形鏡面槽更容易修建,成本更低,而且可以建造得很堅固,使之能夠抵禦佛羅里達颶風的襲擊。米爾斯沒有使用注滿油的槽管結構,而是利用太陽光熱量直接將水轉化為蒸汽。奧唐奈回憶說:“這讓我怦然心動。我想:‘哇,米爾斯要嘛是個天才要嘛就是個瘋子。’如果在試驗的初始階段就能與煤競爭的話,它將ꔊi以改變世界。”
了解得越深入,他就越著迷。米爾斯研究太陽能技術已有30年了。 2002年,他與當地的商人彼得·萊·利弗聯手合作。萊·利弗一直在生產帶提升門的廂式運輸車,供牧場主用來運送羊群。在一個租來的車庫裡,萊·利弗動手為第一面鏡子焊接組件。他的團隊只是在車庫裡進行了試驗,但獲得了成功。萊·利弗說:“第一面鏡子聚焦效果很好,聚光可以燒著你手背上的汗毛。”他們用很少的一筆錢在新南威爾士州利德爾的一家煤廠附近將60面鏡子連接成排,產能可達1百萬瓦。當他們打開開關的時候,蒸汽噴湧而出。米爾斯說:“當它首獲成功時,所有人都目瞪口呆。”
奧唐奈於2006年5月給米爾斯發了一封郵件。米爾斯說:“我告訴奧唐奈自己多少有些迷茫,但他依舊非常執著。”時年9月,奧唐奈飛往澳大利亞,他在那裡遇到了更多持懷疑態度的人。奧唐奈的經濟實力並不強,但他有著很好的社會關係。他一直在協助維諾德
·科斯拉評估太陽能生產企業。他告訴科斯拉說澳大利亞的模式無可挑剔。奧唐奈和萊·利弗迅速草擬了一個計劃,作為行動的開端,他們打算建造兩座2000百萬瓦的發電廠,使全球太陽能產量翻番。時年10月初,米爾斯和萊·利弗訪問了加利福尼亞。萊·利弗回憶說:“我當時不知道維諾德·科斯拉是什麼人物,因此我無所顧忌。” 6天之後,奧唐奈和澳大利亞人以及風險投資家們最終就4700萬美元的投資達成了協議。
科斯拉還是心存疑慮。他說:“項目肯定能成功,但具體成本是多少?運營水平將會如何?15年後玻璃板會分層嗎?管子上的塗層會被腐蝕嗎?”科斯拉聘請工程公司博萊克·威奇(Black & Veatch Corp.)來研發澳大利亞的這排鏡子陣列。科斯拉說:“風險投資家如此斥巨資進行認真研究非比尋常。”太平洋煤氣和電力公司還派去了工程師,結果成效顯著。新公司Ausra設在了加州帕洛阿爾托,米爾斯和萊·利弗也背井離鄉,搬到了附近。奧唐奈聘用了兩位有經驗的公用事業主管,他們曾在智利、印度和薩爾瓦多建造過發電廠。
當奧唐奈和我蹬著他的雙人自行車在帕洛阿爾托轉悠時,他對自己組織起來這支團隊的興奮之情溢於言表。他說:“我生命中最大的快事就是能夠工作,我們胸懷理想,面對棘手問題的挑戰,我們擁有得力的基礎科學技術、商業和金融團隊。”雖然這項技術前景看好,但要用之建造一座價值4億美元的100百萬瓦電廠仍是一個巨大的飛躍。第一個重要步驟是和一家公用事業公司按商定價格簽訂提供電力協議,也就是所謂的能源購買協議,Ausra公司希望不久能與太平洋煤氣和電力公司及以及佛羅里達電力和照明公司達成這種協議。但也不能太樂觀。如果太陽能工廠由於報價太꜊C而無法以這一價格投產,那麼它的投資人可就血本無歸了。
因此,投資銀行家對此非常慎重。
Acciona公司在內華達建造64百萬瓦太陽能工廠時遇到了一系列困難,但最終還是融資成功,因為拋物線槽基礎技術已經得到了驗證。資深行業顧問弗雷德里克·莫爾斯現在是Abengoa公司的高級顧問,他解釋說:“風險問題不容忽視。要是沒有類似工廠20年的運營經驗的話,他們的日子會更難過。”作為一家擁有更新技術的新興公司,Ausra公司面臨的資金問題也十分嚴峻。煤廠的建造商可以5.5%到6%的利率貸到80%至90%的款項,他們的股權投資者預期得到約11%的股權回報率。這使資金的平均成本達到7%。但是由於沒人建造過如此規模的太陽能工廠,投資者要求一筆風險酬
金。奧唐奈的股權投資者希望得到更豐厚的高達20%的回報率,而且他只能以7.5%的利率貸到50%的款項,因此Ausra公司首批工廠的總體資金成本達到了12% 。
他們希望第一批裡的幾家大型工廠能向投資者證明風險不足為慮,這樣可使未來的融資成本降低一些,Ausra公司也將可以藉此把價格拉低到目前的10.4美分以下。新墨西哥州的公共服務公司(PNM)的高級副總裁吉姆·弗蘭德解釋說:“一旦有一兩家工廠建造起來,也就不會再有人提資金風險酬金了。”這種不確定性未能阻止投資者的腳步。金融界人士普遍認為風力和乙醇技術已經風光不再。什麼技術會是下一個熱點?似乎非太陽能莫屬。位於華盛頓的Chadbourne &
Parke公司的合作夥伴基思·馬丁說:“太陽能項目的交易量顯著增加,這裡是我們融資業務增長最快的領域。”
這種趨勢助了Ausra公司一臂之力。今年9月中旬,該公司從Calpine公司聘請了經驗豐富的公用事業主管羅伯特·菲什曼擔任首席執行官,讓奧唐奈騰出精力專事宣傳。 Ausra公司還在忙於在亞利桑那州、科羅拉多州和內華達州的交易。能源和自然資源委員會(Energy & Natural Resources Committee)主席傑夫·賓加曼議員曾見過奧唐奈和科斯拉,他說:“他們堅信一定能找到解決能源危機的技術方案,在大多數美國政府官員坐在那裡爭論不休的時候,他們正在全力開發這種技術。”
Ausra公司大型太陽能工廠的競爭對手稱,該公司正處在輿論的風口浪尖上。在Ausra公司建造其首座工廠時,懷疑者預測它將遭遇工程上的挑戰,迫使成本有所增加。莫爾斯說:“他們提出的價格太低了,但如果他們是對的、如果可以獲得融資且可以穩定運轉30年並能滿足公用事業部門的需要的話,它將會取得巨大成功。其背後的公用事業部門將成為獨具慧眼的伯樂,還有你們這些參與報導的記者。”
基礎物理學證明如果能夠提供足夠多的鏡子的話,美國西南部沙漠上的充足陽光所產生的能量將是美國全部電力總和的很多倍。但奧唐奈已經在考慮下一步的全球擴張計劃。他估計歐洲可以從摩洛哥的大型太陽能電廠獲得所有的電力。他甚至還打起了中國市場的算盤。他說:“坦白地說,公司的初始目標是要發動一場‘軍備競賽’,我們率先在美國進行實施,如果中國隨後也決定付諸行動、仿效我們的做法,那就太棒了!太棒了!”這種想法讓他的同事瞠目結舌。萊恩說:“奧唐奈的想法聽起來有點像科學瘋子說的話,他的思維敏銳,智商很高,只是口無遮攔。不過,他一
年前說過的那些話我們現在都掛在嘴邊上了。我們需要他不斷地開拓進取。
作者: yoyodiy (廢文心得文大師)   2017-08-12 00:44:00
現在太陽能發電瓶頸在轉換效率只有10幾到20多% 如果能像台積電一樣90幾% 那核電廠都可以收工了

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