今年反核游行使用太陽(yáng)能板供電,原本是示范給民眾認(rèn)識(shí)的美事,卻因?yàn)椴糠志W(wǎng)友的迷思,被質(zhì)疑為作假,誤會(huì)的理由是:陰天發(fā)電量不敷使用。然而,陰天其實(shí)也是太陽(yáng)能板會(huì)考慮的發(fā)電環(huán)境,德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境廳屋頂采用的太陽(yáng)能板便是如此(見(jiàn)下圖),且整棟建筑基本上不需另外買(mǎi)電(ZEB、凈零能耗住宅)。

德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境廳2013年采用的太陽(yáng)能板在陰天也發(fā)電。擷取自影片。影片來(lái)源: Channel Panasonic - Official
事實(shí)上,太陽(yáng)能板的應(yīng)用,不但顧慮到陰天的狀況,連會(huì)下雪的地方,都有各式各樣的進(jìn)展。國(guó)土內(nèi)不少雪地的日本,自推行再生能源后,雪地鋪設(shè)太陽(yáng)能板的規(guī)劃,接二連三地展開(kāi),其中不乏規(guī)模數(shù)一數(shù)二的案例。簡(jiǎn)單地說(shuō),“太陽(yáng)能板能用的地方,比你想得多更多。”
在介紹日本在雪地鋪設(shè)太陽(yáng)能板有哪些巧思之前,先介紹日本北邊國(guó)土的代表、北海道的日照狀況?;蛟S有不少人以為,高緯度地帶不利于太陽(yáng)能,其實(shí)不然。北海道有很多日照量豐富的地方,有的還超過(guò)東京、大阪等城市;且因?yàn)闅鉁氐?,太?yáng)能板溫度不容易上升,不影響發(fā)電效率。加上地廣人稀,鋪設(shè)規(guī)模在全國(guó)名列前茅。
而在各縣降雪量第一的山形縣,積雪量大,日照時(shí)間短,但夏天最高溫卻又超過(guò)40度,嚴(yán)冬和酷夏各有問(wèn)題要解決。在積雪的問(wèn)題上,架設(shè)角度和高度與一般不同,例如一部分角度增加到40度,高度增加到1.8~2米,視情況再調(diào)整到最佳化。高溫問(wèn)題,則添購(gòu)了外國(guó)制的相應(yīng)制品。受氣候變化影響,日本東北降雪量增加,山形縣在太陽(yáng)能的實(shí)作,可望為類似狀況的縣市提供參考。

融雪太陽(yáng)能系統(tǒng)。圖片來(lái)源:環(huán)境システムヤマノ
俗話說(shuō)水來(lái)土淹。面對(duì)積雪,不難想到直接用熱融掉的方法。在福島縣須賀川市,年輕人越來(lái)越少,老人在爬屋頂除雪時(shí)又容易發(fā)生意外。人力除雪格外困難。部份家戶因此裝設(shè)加熱器來(lái)除雪,但加熱器需要化石燃料,要花錢(qián)又會(huì)增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。于是,和防止高熱的太陽(yáng)能板恰好相反,當(dāng)?shù)靥?yáng)能板制造商開(kāi)發(fā)了會(huì)發(fā)熱的太陽(yáng)能板,配備降雪傳感器,一察覺(jué)到就會(huì)自動(dòng)發(fā)熱除雪。

會(huì)發(fā)熱的太陽(yáng)能板,配備降雪傳感器,一察覺(jué)到就會(huì)自動(dòng)發(fā)熱除雪。圖片來(lái)源:環(huán)境システムヤマノ
積雪落在太陽(yáng)能板上會(huì)擋光,落在地上卻會(huì)反光。在北海道最北的稚內(nèi)市,這里的太陽(yáng)能發(fā)電廠,除了實(shí)驗(yàn)用哪個(gè)角度設(shè)置能夠最佳化,還采用了正反兩面發(fā)電的太陽(yáng)能板,冬天時(shí)吸收地面反光,融雪后因?yàn)榈厣系呢悮さ姆垂獾鹊?,仍然能夠反面發(fā)電,估計(jì)可以提升1~3成的發(fā)電量。
以上幾種因應(yīng)雪地的太陽(yáng)能板設(shè)置方式,尚有諸多細(xì)節(jié)。比方說(shuō),即便都是多結(jié)晶硅太陽(yáng)能板,也會(huì)因?yàn)橹圃焐痰牟煌绊懛e雪的容易程度,得依現(xiàn)場(chǎng)狀況調(diào)整,采購(gòu)不同款式的太陽(yáng)能板做混合搭配。又,因?yàn)殇囯x子電池在低溫下容易出問(wèn)題,而采用混合鉛電池的蓄電池制品。又或者,同樣是發(fā)熱融雪設(shè)備,各地做法也不盡相同。

雪鞋底的落雪發(fā)電裝置。圖片來(lái)源:UCLA。
雪地占地球面積的三成,其上鋪設(shè)太陽(yáng)能板,對(duì)于再生能源的普及,有重要的意義。而為克服落雪對(duì)發(fā)電效率的負(fù)面影響,加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校UCLA,劃時(shí)代地開(kāi)發(fā)落雪即發(fā)電的太陽(yáng)能板。發(fā)電的原理是摩擦起電,讓落雪在接觸到太陽(yáng)能板時(shí)交換電子、產(chǎn)生能量;其中落雪發(fā)電的裝置,還能應(yīng)用在冬季運(yùn)動(dòng)用品,評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)(上圖)。
在雪地應(yīng)用太陽(yáng)能板的例子里,可以看到各式各樣的發(fā)明與因地制宜。一部份案例,因?yàn)楫?dāng)?shù)刂圃焐套芳舆m應(yīng)雪地的功能,獲得了訂單;也有別的案例,同樣為了適應(yīng)雪地,采購(gòu)國(guó)外的制品。不管是國(guó)內(nèi)廠商或外國(guó)廠商,只要符合消費(fèi)者的需求,便能獲得訂單。
由于再生能源電價(jià)補(bǔ)貼逐年降低,與便宜的外國(guó)制品,日本太陽(yáng)光電關(guān)連企業(yè),近年來(lái)并不好過(guò)。激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,就像大雪一般嚴(yán)苛;該如何險(xiǎn)地求生?雪地太陽(yáng)能板的裝設(shè),是廠商的挑戰(zhàn)與可能。









