霧霾頻發(fā) 太陽能設(shè)備性能大打折扣
來源：本網(wǎng)綜合 | 0評(píng)論 | 5786查看 | 2014-02-21 14:29:00
CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)訊：2月21日，北京市空氣重污染應(yīng)急指揮部12時(shí)發(fā)布消息，鑒于北京未來污染物擴(kuò)散條件沒有明顯改善，污染重，所以將空氣重污染預(yù)警由黃色升級(jí)為橙色，兩個(gè)級(jí)別的預(yù)警啟動(dòng)間隔只有24小時(shí)。這也是北京首次啟動(dòng)該級(jí)別的重污染預(yù)警。
持續(xù)霧霾下，采用太陽能技術(shù)來節(jié)能減排也面臨效率低下的問題，無論是光熱技術(shù)和光伏技術(shù)，在霧霾之下，全都“英雄無用武之地”。下面是《文匯報(bào)》發(fā)表的一篇對(duì)上海地區(qū)霧霾天氣情況下的太陽能利用情況的報(bào)道。相比北京，上海的情況算是不錯(cuò)了。
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家住楊浦區(qū)控江二村的李老伯總覺得，這個(gè)冬天他家的太陽能電熱水器不太給力：同樣是晴天，以往能燒到50-60℃，現(xiàn)在不少時(shí)候只能燒到30-40℃，遇上一家人洗澡“撞車”，熱水就斷供了。
遇到類似問題的不止李老伯一家。上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院教授代彥軍透露，和上一個(gè)冬天相比，該校綠色能源樓太陽能小屋的發(fā)電量減少了約三成。是什么讓太陽能設(shè)備患上了“肌無力”？對(duì)比了近兩個(gè)冬天的光照數(shù)據(jù)后，代彥軍認(rèn)為，很可能是去年12月以來頻頻出沒的霧霾遮住了部分陽光。
霧霾“吞噬”發(fā)電量
光熱和光電轉(zhuǎn)化，是目前太陽能的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域。李老伯家的洗澡水和上海交大綠色能源樓的日常用電，其能量來源都是陽光。太陽光主要包括可見光、紅外線和紫外線，其中可見光占到50%以上，紅外線占了約40%。太陽能利用有“天敵”，遇到多云或下雨天，設(shè)備大都“情緒不佳”或干脆“罷工”。代彥軍說，那是因?yàn)榭梢姽夂图t外線被厚厚的云層擋住了。
如今，太陽能利用又多了一道“坎”。位于上海交大閔行校區(qū)的太陽能小屋裝有一臺(tái)6.8千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)。查閱近兩個(gè)多月的發(fā)電記錄，代彥軍發(fā)現(xiàn)，空氣質(zhì)量與發(fā)電量之間存在著密切聯(lián)系。比如，去年12月7日，上海的最高氣溫為15℃，PM2.5的日均濃度為156微克/立方米，發(fā)電15度；1月13日的最高氣溫為16℃，PM2.5的日均濃度為40微克/立方米，發(fā)電26.6度。而那兩天都是晴到多云的天氣，最高氣溫也不相上下，太陽輻射量按理差不多，最大的可能是霧霾讓太陽能小屋“損失”了43.6%的發(fā)電量。
同樣是霧霾天，PM2.5的濃度也影響著發(fā)電量。根據(jù)太陽能小屋的發(fā)電記錄，去年12月24日的最高氣溫為9℃，PM2.5的日均濃度為134微克/立方米，發(fā)電21度，雖然氣溫較12月7日低了6℃，卻多發(fā)了6度電。代彥軍解釋說，可見光波長(zhǎng)短，穿不透大氣顆粒物組成的屏障，可見光少了，發(fā)電量自然也就少了。
汽車尾氣更“消光”
霧霾如何影響可見光？復(fù)旦大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授莊國順給出了一個(gè)專業(yè)名詞：消光。霧霾中可導(dǎo)致能見度降低的物質(zhì)主要有4類：有機(jī)氣溶膠、硫酸鹽、硝酸鹽和黑炭。其中，占霧霾顆?？偭?0%-30%的有機(jī)氣溶膠對(duì)消光的貢獻(xiàn)最大，達(dá)47%；硫酸鹽對(duì)消光的影響為24%；而硝酸鹽則為14%；僅占顆粒物總量3%-5%的黑炭也不容小覷，達(dá)12%。
值得注意的是，“消光大戶”有機(jī)氣溶膠有相當(dāng)部分來自汽車尾氣中的有機(jī)烴。近年來，國內(nèi)機(jī)動(dòng)車保有量飆升，“交通對(duì)‘消光’的貢獻(xiàn)甚至可能超過工業(yè)?！鼻f國順說。
在消光率的計(jì)算上，顆粒物種類、濃度、大小等因素都要考慮在內(nèi)?！氨M管PM2.5的個(gè)頭比PM10小，但在消光能力上卻遠(yuǎn)超后者?！鼻f國順說，“因?yàn)橄嗤|(zhì)量的PM2.5在數(shù)量上要比PM10多得多，其相應(yīng)的總表面積也大得多?！碑?dāng)光遇到這些懸浮在空氣中的小顆粒時(shí)，原本規(guī)整的光線會(huì)變得雜亂無章，空氣中的細(xì)顆粒物越多，能見度也就越低。
治霾提高發(fā)電效率
十面“霾”伏之下，太陽能的境遇有些喜憂參半：一方面，治理霧霾需要更多以太陽能為代表的可再生能源替代傳統(tǒng)能源；另一方面，霧霾的常態(tài)化又讓太陽能的利用效率大打折扣。
中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所新能源技術(shù)中心主任劉正新研究員說，目前，商業(yè)化單晶硅太陽能電池的發(fā)電效率已進(jìn)入瓶頸期，約為17%-18%，再想提高，難度非常大。此前，科學(xué)家們用了3年時(shí)間，才將單晶硅光伏電池的發(fā)電效率從16%提高到了17%，如今，一場(chǎng)霧霾就足以抵消好幾年的努力。
眼下，科學(xué)家們?nèi)栽谙氡M辦法突破極限，國家863、973等計(jì)劃也為此投入了數(shù)億元研究經(jīng)費(fèi)，以開發(fā)各種新型太陽能電池。比如國際上“紅得發(fā)紫”的鈣鈦礦型太陽能電池，樂觀估計(jì)，其發(fā)電效率有望在年內(nèi)從現(xiàn)在的15%提升至20%。有專家認(rèn)為，相較電池技術(shù)本身的進(jìn)步，也許治理霧霾對(duì)于當(dāng)下顯得更為急迫和有效。
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