太阳能对消费市场的贡献体现在以太阳能为动力的装置在不断增长。手表、打字机、通话器都已利用太阳能。把太阳能日贮夜放的庭园走道照明灯1988年销售量超过100万。作为下一个重要新发明,可能是以太阳能为动力的轻便laptop式计算机,它将取代传真机。以太阳能为动力的计算器,现在营业额达10亿美元,反映了用户对每年以15 ~ 20%幅度上升的太阳能装置的需求。
太阳能作为电能的直接来源在某些地方,如亚利桑纳州的菲尼克斯(最近成为美国第一个用太阳能发电的城市)所处的地位并不那么明显。现在光电确实为那些偏僻地方的设备装置提供动能,像海上石油钻井、微波交换器、导航灯和信号浮标。
然而有一种看法认为太阳能不过是地球上的人为了对付能源危机的产物罢了。利用太阳能的想法更可能是由于政府削减经费而不是由于太阳能技术的现状。在美国,联邦政府对太阳能研究所投资金从卡特政府时的每年高达1.6亿美元降低至1988年的3500万美元,但是在太阳能技术上所取得的进展是完全一样的。
光电推动器械始用于航天器,这是明显的选择——那种情况下根本就没有电能可供选择。当使用太阳能时,在关于价格、便利程度、有效性问题上就出现一种不同的观点。然而在最近10年太阳能装置造价已下降了90%,并且现在技术进步已经使利用太阳能其价格切合于实际了。根据太阳能研究所(SERI)资料,以光电装置发电,每千瓦小时费用是25 ~ 35美分,目前用户用电其费用是每千瓦小时6美分。
那些小型的光电装置确实极适合于全球范围内的专门市场之需,加利福尼亚州一家市场研究公司发现,那些偏僻地区对这种装置的需求量每年以40 ~ 50%的速度稳定地增长,还没有哪个国家能垄断住这个迅速发展的市场,到本世纪末其销售额可能会高达10亿美元。配套的。以太阳能为动力的发电系统为那些缺少发电厂和电力网的发展中国家带来了用电上的便利。太阳舵在美国的偏僻地区同样有广泛的用途。“尽管各个地区有所不同,然而当住户离输电线路有一定距离时(通常大约是1英里左右),这时太阳能电力就变得经济而实用了。”
下一代太阳能装置
现在,消费产品和边远地区电能消费者对太阳能装置的需求是最大的市场。但是有几种因素正在改变这种状况。
首先,能效达到了一个新的水准,1988年,光电装置取得了意义重大的突破。在这一年里,太阳能装置的效率提高了30%,光电的转化率提高到31%(通常在袖珍计算器,光能转化 · 率达到3%就足敷用)。
新的太阳能电池使用稀有化合物,像砷化镓、碲化镉、多晶薄膜、非结晶硅和结晶硅等。比起普通的、批量生产的太阳能电池,这些新一代太阳能电池要更复杂,因此造价也更高,但是总体效率的提高可以使成本下降。
价格期望会继续下降。尽管研究者不能勉强地说,材料和技术将会使利用太阳能的成本降低到实用而进行生产的水平。SERI把价格定在每千瓦小时大约12美分的水准上。
现在要考虑的是使公用事业公司更密切地关注太阳能和其它可再生能源。在夏季,洛杉矶日照强烈,是使用空调的高峰季节,两者非常匹配。
考虑到诸如自然资源保护、提高效能和能源的社会代价等因素的潜在作用——从温室效应到公众健康和国防对能源供应的要求的千变万化的关注——这要求更精确的分析。
据SERI分析和评价办公室经理托马斯 · 巴思(Thomas Bath)的观点,电力研究所和公用事业公司已经认可了超出公司电力网范围的那些地区对太阳能装置和太阳能蓄电池市场。“他们可以供应这些设备装置,以满足偏僻地区用户缺电之需,直到某个地方对电力有足够多的需求,这时就给这里架设输电线,然后把这些设备又转送到另一个偏僻地区,这个过程不断重复下去。”
如果说经济学是隐晦难懂的,它在太阳能应用上发挥着重大作用。例如,平顶房屋顶上的太阳能热水调节板的市场需求量,主要是由对信用贷款征税来操纵而不是某个节能委员会,1985年信用贷款停止发放时,“原因明白了,”舍伍德说道,实际上所有的研制者都突然不见了,剩下的少数不过是为游泳池制作太阳能热水器。
光导器
把太阳光带到室内空间的技术至少与古罗马建筑一样古老,但使光发生改变的技术正使得日光在无窗办公室和商业建筑物中的应用日益普及。那种致力于改变光照以使工人更舒适更利于健康的要求要强于提高能源效率的愿望。一些研究表明,全光谱的日光比起对波长有限制的白炽灯光或荧光灯光来,对健康更为有益。
光导器,有时称之为光导管,是一个十分复杂的研究对象,这些以特殊塑料制作的管子,带有锯齿状的棱镜,使现在有可能把日光带到最黑暗的偏僻角落里。即使以灯泡代替太阳作为光源,光导管比起普通灯光照明来,具有更便利、费用低、节能及把灯泡散发的热量收集起来的潜能。
一般来说,新建筑物必须根据太阳光而设计。在采光率高的情况下,阳光可以为一座建筑物提供其所需能源的30%。根据SERI研究结果,其它无源太阳能装置系统也可以为住宅楼和小型商业建筑提供40%的热量。
太阳能前景
在美国,用于建筑物照明,取暖,通风及驱动各种装置、热水的能源占总需求量的37%。1988年其费用高达1650亿美元。但这部分能源市场如要选择使用太阳能,则与能源的标价有关。为了使太阳能在将来起到更重大作用,太阳能的价格必须下降,而矿物燃料价格则应上涨。
同时,全球性的环境问题迅速摆到议事日程上,日益增加的CO2的重负和跨国性的酸雨灾害仅仅是其中的二个问题,这二个问题使每个国家的能源政策成为一件全世界都关注的事情。
在整个西欧,人们把可再生能源资源与每个国家的能源生产战略结合起来。联邦德国的目标是成为一个能源输出国,其正在研究探索把生物量转化为能源的好几种技术的潜能。SERI的巴斯说道,很多欧洲国家正在扩大使用那些可开发的可再生能源资源,像风能、水能。然而,相比之下,美国现有的水坝中仅3%装有发机组。丹麦正把投资主要集中于风能,而印度正在投资风能和太阳能。
正如一位观察家所指出的那样,实际上并没有真正的能源危机,许多问题都会有各种各样的解决方法。在所提供的各种缓解能源紧缺的方法中,太阳能的作用可能具有重大意义,有几位能源政策分析家相信,太阳能至少与提供全球用电量的1/3。其它形式的从根本上由太阳能转化而来的可再与能源,如生物量转化。水电能,使太阳能的潜在贡献就更大了。
[American Scientist,1989年7 ~ 8月号]