「光電熱氣球」高效率、高減碳 克服各式太陽能挑戰

中國的研究團隊針對了光照不足的中高緯度國家一種「光電熱氣球」，提供一種高效率、高經濟回報、高減碳的發電方式。

編譯／高晟鈞

中國的研究團隊針對了光照不足的中高緯度國家一種「光電熱氣球」，提供一種高效率、高經濟回報、高減碳的發電方式。

克服各式太陽能挑戰

在全球環保意識逐漸提升的時代，淨零排放成為各國目標發展政策，而太陽能作為最豐富、環保、最具成本效益的能源變得愈發重要。然而，全球各地在太陽能技術的開發上卻面臨大大小小不同的問題，對於中高緯度地區的國家，像是北歐、加拿大、俄羅斯等等，在冬季時往往面臨著日照時長短的難題，對於一些國土較小的國家，包括台灣、新加坡、冰島等，則面臨土地資源緊缺的挑戰。

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回到光電系統本身，不只在效率上，在設計上也總難兩全其美。常見於偏遠地區的集中式與固定式系統雖然太陽能轉換總電量更高，卻面臨著傳輸損耗、運輸成本等問題；而較為靈活的分散式系統，包括太陽能屋頂、建築等等，雖然更為靈活、損耗性低、土地利用度高，卻也因需要量身訂製與設計，而面臨相同的高經濟與時間成本問題。

光電熱氣球是什麼？

中國團隊開發的光電熱氣球，上半部由透明材料製成，能捕獲來自各個方向的太陽輻射，利用折射原理聚光於下方的碲化鎘（CdTe）薄膜太陽能電池。熱氣球形的弧狀設計能在不影響光收集效率的同時，最大限度減少太陽能電池的安裝面積。位於下方的太陽能電池，除了轉化效率高達19%，且較不易受到灰塵、雪與冰雹等高緯度地區惡劣氣候的影響。最後，光電熱氣球轉換的電力能藉由四條接地電纜傳輸至地面。

透過模擬分析瑞典韋斯特羅斯、加拿大溫哥華、美國紐約以及中國上海與香港，研究人員聲稱光電熱氣球的平均每月發電量在3.3-4.3 GWh間。在其生命週期內，光電熱氣球總發電量能達到480-710 GWh，利潤範圍落在1070-1295萬美元間，投資報酬率為35.5-295%。

資料來源:Interesting Engineering

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