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太陽能,馬斯克關於可再生能源的一個夢

太陽能,馬斯克關於可再生能源的一個夢

太陽明天會升起……——小孤兒安妮論可再生能源。

誰也沒想到馬斯克在大學里一篇關於「能源站的未來」的論文會寫得這麼有趣。馬斯克圍繞著太陽能在未來的應用侃侃而談,他天馬行空的描述被教授認定「非常有趣」,但這個他所描繪的未來一直以來都很難令人信服。

馬斯克直到今天還在堅持,當年描繪的是一幅會出現的圖景,太陽能必然會出現在家庭場景中。

今年 5 月,馬斯克所在特斯拉公司對太陽能屋頂開放預定入口,近來,特斯拉對外宣布已經著手安裝太陽能屋頂,一位特斯拉員工是首個體驗者。

無獨有偶,家居製造商巨頭宜家也在最近擴大了太陽能的生意。宜家推出太陽能電池儲存解決方案,售賣價格低一點的太陽能電池板和家用電池組,一時間成為特斯拉太陽能屋頂的競爭對手。

宜家找來的是英國最大的太陽能供應商 Solarcentury,用的則是 LG 和 Sonnen 公司生產的電池,雖然特斯拉太陽能屋頂的預約已經排到了明年,但至少目前來看宜家的生產規模可能會在特斯拉之上。

如果說讓太陽能屋頂在未來更廣泛地普及是馬克斯的一直以來做的「夢」,那麼宜家或許能夠先它一步走到前面來,讓太陽能面板大規模在英國家庭安裝。

為什麼太陽能一直以來是被我們忽略的可再生能源?

關於太陽能的應用,我們能找到 1977 年 8 月在《紐約時報》上發表的一篇文章,裡面說道,

美國專利局批准了一項有關「太陽能電池瓦」的申請,此項申請由美國航空航天局在克利夫蘭的劉易斯研究中心的三名研究人員提交。

(這份專利顯示他們設計的太陽能瓦是用一層透明的防水罩覆蓋在太陽能電池上,連接器放在瓦片邊緣,相互傳遞收集的電力,設計在現在來看非常簡單)

不過這是一條漫長的道路,「家用太陽能」的想法也許在更早的時候就已經誕生。

(先鋒 1 號)

1958 年發射太陽能衛星先鋒 1 號之前,太陽能電池只是貝爾實驗室的一個不起眼的小玩具。但是,它天然和充足的特性,讓它成為發射衛星的理想能源的「後備軍」,NASA 因此在那時臨時扮演上「太陽能研究中心」的角色。

先鋒 1 號發射成功,驗證了太陽能的可用性。這意味著 NASA 的實驗成功,但太陽能的相關使用卻在此之後被擱置。

當時美國航天局發射衛星的電力消耗大概在數百萬美元,即便如此,他們依然會更傾向於用花費很多但卻更高效和可靠的能量,時間和精力的消耗,使他們不可能從中抽身在「太陽能應用」這個新領域。他們的首要任務,是要讓衛星帶來更多的益處,而利用上太陽能只是他們在發射衛星時的一次實驗,證實了這種廉價和耐用的能源會成為一種為人類所用的能源。

NASA 重新派太陽能上場是 20 世紀 70 年代以後,石油禁運使得天然氣價格在美國飆升,他們突然想起太陽能可能成為替代能源。於是三名研究人員投身研究,發明了我們上面看到的專利。但專利只是專利,應用的家庭還是很少。

「太陽能家用」的想法對當時的大眾來說太先進了,在當時還是沒有製造商敢想敢做。直到遇到狂人馬斯克,又一次把太陽能拉近到我們面前,這次他告訴我們:是時候每個家庭都用上太陽能了。

(圖自雷鋒網)

現在的太陽能屋頂實際價格很驚人,還在降低

可再生能源一直以來都不便宜,太陽能面板三十多年前的價格大致要在現在的百倍左右。特斯拉在推出太陽能屋頂時,馬斯克對上市價格的細節公布上也有點朦朧。

直到最近產品開始安裝,我們才算了一筆清楚賬:或許安裝一個太陽能屋頂不貴,如果活夠 30 年還能看到它為我們賺錢。

算一下加利福尼亞山麓的一套房子:屋頂面積為 1800 平方英尺,做成太陽能屋頂需要用到房屋面積 40% 的太陽能電池板,也就是 720 平方英尺。

太陽能電池板每平方英尺 42 美元,非太陽能電池板每平方英尺 11 美元。

(圖自Inverse)

Inverse 網站用特斯拉在線計算器計算得出,在房屋壽命 30 年內,太陽能屋頂為這棟房子產生的能量價值近 8 萬 6 千美元。

為這個太陽能屋頂的投入沒這高。除去太陽能瓦價格、損耗的電池價格,這套屋頂是盈利的, 它為房主帶來了近 4 萬美元的收入。也就是說安裝太陽能屋頂確實是划算。

如果按照當下理財觀念的說法,換上太陽能屋頂,就好比買下了一份長期投資,看起來一開始投入很高,但最後的累積收益很高,能讓人穩賺不賠。

除此之外,特斯拉的太陽能屋頂也是幾種市場常見建材中最耐用的。目前特斯拉已經投入使用的太陽能瓦的硬度是石板或瀝青的三倍以上,保證了它的使用壽命。

(最右邊是特斯拉的太陽能瓦)

為打消很多人對購買太陽能屋頂要先付出的一大筆資金的顧慮,特斯拉還有一項 30% 稅收抵免政策。在 2019 年前,房主都可以從其稅收中扣除 30% 的購買和安裝成本。

宜家的太陽能屋頂產品相比之下更大眾化,售價約為 3970 美元的太陽能電池也更容易為大眾接受。只有更便宜,沒有最便宜,英國一家 Powervault 公司據說有更便宜的裝置,只需 3307 美元就能全套買下。

(圖自 FT 中文網

從理論上講,太陽能的廣泛採用可能導致它長期價格下降。對有六千萬人口的英國來說,宜家是一個熟悉而且大眾信賴的零售品牌,但市場上也有更多的家用太陽能產品,更多選擇,更多歡樂。

商用時太陽能會節省更多

雖然人們還沒意識到家用太陽能屋頂能給他們帶來的好處,幸運的是,在商用方面,太陽能屋頂的出頻率就高多了。

義大利建築師 Carlo Ratti 用太陽能屋頂做了一棟四季花園的模型。四季花園是一條封閉的涼亭走廊,遊客穿過的時候能體驗到由春天到冬天的四季變換。

(圖自dezeen)

花園的應用場景範圍也很廣泛,可以充當辦公場地、在春花園舉辦婚禮、在冬花園野炊……裡面種植了各個季節中生長的植物,感應器會為它們做好保溫和保濕工作,讓四季景象永恆。

以往打造這樣的人造景觀會消耗很多的電能,但四季花園卻在「零消耗」的情況下完成了這一構想。它利用的就是太陽能屋頂的發電。

商用的另一大領域在於發電站。田納西州原本一塊荒廢的核電站,在太陽能電池板的作用下已經能為城市提供大量供電,現在那裡是有 3000 塊太陽能電池板的太陽能發電站。對當時處於經濟發展低潮期的田納西州來說,太陽能電池板為重振當地經濟也做出了貢獻。

(圖自inhabitat)

未來,太陽能發電基地將為 180 萬戶家庭提供超過 2400 兆瓦時的電力,一般來說能這樣持續供應 30 年。

也許是這些年來商用的太陽能面板的價值被開發和公布出來,讓越來越多人開始注意太陽能,並想辦法把它搬到自家屋頂上。

荷蘭埃因霍溫正在著手打造綠色社區,要讓七棟建築分別承擔寫字樓、住宅和社區機構的功能,有種植區也有地下車庫,可接受 240 戶人家入住。它用到的太陽能蓄能系統,屋頂上的太陽能電池板會持續發電,電力足以供應整個 Nieuw Bergen 社區。

作為超現代的社區群落,綠色社區在造型上也採用更現代化的設計,全部做成傾斜的屋頂,45 度傾斜於水平地面,確保自然光的吸納及太陽能面板的利用率,滿足多功能社區的需求。

(圖自inhabitat)

而另一戶人家就更迫不及待,他們要搬入的是密歇根一座生態植物園裡的太陽能房屋。這座房屋之前曾在密歇根大學塔布曼建築與城市規劃學院的師生手中摘得太陽能十項全能項目大獎。十年以來一直放在植物園裡展覽,如今它終於重新「出山」,被人買走用做永久的住宅。

(圖自homecrux)

特斯拉的太陽能電池,也在以另一種方式發光發熱。它被用在 Alavi House 上,地處於扎格羅斯山脈腳下的沙漠。這裡常年陽光充沛,乾旱而且降雨少,裝有特斯拉太陽能電池的 Alavi House 卻冬暖夏涼。雖然沒有用上特斯拉的太陽能瓦,但這個屋頂上配備了 104 個來自特斯拉的太陽能電池組件,能夠每年提供超過 29000 千瓦時的能量,遠超當地每戶家庭的平均電力消耗。

(圖自 MVRDV)

太陽能電池儲存下來的能量,會是游泳池、植物維護的保障,它保證了高溫時期需要用到的由它們組成冷卻系統。而除此之外,再除去周邊的用電需求,太陽能電池還有許多多餘的電力剩下。

沙漠地區熱量充足,足以提供高於日常使用的電力。受此啟發,很多人也利用上海邊的高溫和日照,給周邊的娛樂設施甚至當地供電。比如海邊走廊設計成太陽能屋頂覆蓋,為海邊的設施提供電力;海中央的娛樂場所利用太陽能電池板取代瓦面,讓離心小島「自給自足」。這樣的場景今後也會越來越頻繁地出現在生活中。

太陽能作為一種可再生能源,取之不盡用之不竭,它的普及或許能為人類帶來更多現在還難以想象到的驚喜,而這也讓馬斯克的「能源站的未來」來得更快。

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