3月28日,自然資源部、國家林業(yè)和草原局辦公室、國家能源局綜合司印發(fā)《關于支持光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)范用地管理有關工作的通知》。文件明確指出:在嚴格保護生態(tài)前提下,鼓勵在沙漠、戈壁、荒漠等區(qū)域選址建設大型光伏基地!
沙漠光伏雖利國利民,卻有致命缺陷
中國沙漠化面積已經(jīng)達到262萬平方公里,占國土面積的27%,而且呈擴展的態(tài)勢。以中國最大的沙漠——塔克拉瑪干沙漠為例,其面積約為33萬平方公里,在這里,光禿禿的沙漠似乎毫無價值,但如果在整個沙漠覆蓋太陽能組件,總裝機容量可以達到9900吉瓦,全年發(fā)電量更是驚人地達到13.86萬億度!據(jù)了解,2020年中國全社會總用電量僅為約7.5萬億度,上述沙漠光伏電站的發(fā)電量相當于1.8個中國全社會的用電量。
據(jù)了解,要在沙漠建立光伏電站,必須要克服一系列的固有的瓶頸問題。除了眾所周知的沙塵暴以外,高溫也是建沙漠光伏電站的一大瓶頸!
根據(jù)氣象資料,沙漠氣候存在極端情況,晚上溫度可低至0℃,而白天溫度可高達50℃以上。而光伏組件在工作時由于能量不能完全轉換為電能,因此勢必會有一部分能量轉化成熱能。因此,在白天工作時,光伏組件的表面溫度甚至會更高!
實際研究案例表明,晶硅太陽能電池在20度左右的溫度下,比在70度左右時的輸出功率高出約20%。這意味著,即使光照條件一般,年平均溫度較低的地區(qū)對光伏太陽能電站也更有利,其發(fā)電量要遠高于光照過強、溫度過高的地區(qū)。除了影響發(fā)電效率,高溫還可能誘發(fā)熱斑效應,影響組件壽命!
因此,要想在沙漠地區(qū)建設光伏電站,就需要克服一個巨大的難題——如何讓光伏組件降溫!
新技術!讓光伏板“出汗降溫”
目前光伏組件主流的降溫方法是風冷法(吹風讓它涼快)和水冷法(用水澆它降溫)。不幸的是,用傳統(tǒng)技術為沙漠地區(qū)光伏組件降溫,往往會消耗寶貴的水資源。
受阿卜杜拉國王科技大學和香港理工大學研究團隊的啟發(fā),近日,南京大學一研究小組欲通過一種水凝膠來實現(xiàn)光伏組件的高效降溫。
這種凝膠內含一種常見的吸水材料--氯化鈣鹽,可以從空氣中吸收水蒸氣,同時,凝膠狀的結構將水分凝結成液態(tài)水,包裹其中,在受熱時,里面的水分會再次釋放出來。
基于此,這種凝膠可以黏附在光伏組件的背面,在低溫、濕度相對較高的夜晚,凝膠可以吸附空氣中的水蒸氣,當白天溫度升高時,這種凝膠會從太陽能電池板中吸收熱量釋放水蒸氣,蒸發(fā)的水會冷卻光伏組件,就像皮膚上蒸發(fā)的汗液會讓人體降溫一樣。
如果設置一個收集和再冷凝水的裝置,釋放出的蒸汽就會被截留,凝結成液態(tài)水,流入儲存容器,研究人員表示:這些水可用來清潔光伏組件上積聚的灰塵,或者可以儲存起來供飲用,解決干旱地區(qū)的迫切需求。
但目前這項技術還只存在于實驗室的階段,有很多細節(jié)尚未完善。例如,雨水會溶解凝膠中的氯化鈣鹽,削弱其吸水性能;此外,水凝膠的制備需要碳納米管等昂貴的材料,成本較高。
南京大學研究人員表示:我們的目標是降低水凝膠的制作成本,提高其工作的穩(wěn)定性,爭取早日投入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),助力我國沙漠更多涌現(xiàn)光伏“藍海”。
原標題:新技術!南京大學光伏研究新成果,解決沙戈荒大基地痛點難題!