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2017 - 04 28

德国三成能源来自太阳和风

发布者: 德国中文网
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德国三成能源来自太阳和风

广州日报   记者:温俊华

日前,在距离科隆市30公里外,德国航天中心的一个防辐射房间里,德国科学家启动了一个超大型的“蜂巢”。“蜂巢”由149盏大号聚光灯组成,功率达350千瓦,用于模拟太阳光,因此被称为“世界最大的太阳”。它的作用,是探索制取未来清洁能源——氢气的新方法。

这个耗资380万美元的“大太阳”仅是德国新能源运动中的最新尝试——2011年7月,默克尔政府制定了雄心勃勃的“能源转型计划”,旨在用太阳能、风能以及其他可再生能源取代煤炭、天然气等化石燃料,减少碳排放。2016年,德国可再生能源利用占比达32%,在每年5月的某一天,德国全境的能源供应都来自可再生能源。

与此同时,德国也为新能源付出了巨大的代价。

1 寻找氢气

氢气燃烧时不排放碳,被广泛认为是一种清洁的“未来燃料”,可为汽车、飞机等提供动力。“如果我们希望飞机和汽车不产生二氧化碳,就需要数十亿吨氢气。”主持“大太阳”研究的德国航天中心主任霍夫施密特说。

但地球上氢气稀少,电解水是目前常见的人工获取氢气的方式,其过程需要消耗大量能量。科学家希望能够利用太阳光、风力等可再生能源产生的能量来分解水,得到氢气。

“大太阳”使用的是电影院内常见的短弧氙气灯,这些灯组成了近14米高、16米宽的灯墙,能将灯光聚焦在20厘米见方的区域内。当所有灯都打开并聚焦后,所在的实验室将变成一个大熔炉,温度瞬间可达3000℃。

一旦用350千瓦人造光来制氢的技术成熟,这一过程可以10倍放大,达到发电厂的技术水平。“我们的最终目标是利用太阳能制取氢气,而不是人造光。” 霍夫施密特说。

然而,“大太阳”本身的运转就耗能巨大——目前,这个系统在4小时内就耗费一户四口之家一年的用电量。“大太阳”项目就如德国整个“能源转型计划”的缩影——前景诱人,代价巨大。

2 清洁能源

当初,德国政府执意推广太阳能时,一名传统电力公司高管就嘲笑这无异于“在阿拉斯加种菠萝”——德国全年光照充足的时间也就和美国的西雅图相当,地理条件上来说实在不是搞太阳能的合适区域。但凭着德国人的技术精神,他们做到了。

技术的成功

可以说就技术而言,“能源转型计划”或许是成功的,而在50Hertz输电公司负责输电的德国东北部,这种成功体现得淋漓尽致。在50Hertz输电公司的电网范围内,包括从波罗的海沿岸到捷克边境的地区,2015年清洁能源的供电比例达到49%,而其中的38%来自太阳能和风能,这是世界上任何其他地方无法比拟的。

这种成功源自精密的科技——在50Hertz输电公司总部的监控室里,有一个屏幕不定跳动,时刻监控着太阳能和风能的实时发电量。公司从7家公司购买了风力风向预测报告,从另外5家公司购买了太阳强度预测报告,使得他们对风力预测的准确率达到96%~98%,对太阳强度预测的准确率达到93%~95%。因为太阳能起步比风能晚,同时影响太阳光照的因素也比风力多,如雾和雪,因此对太阳强度预测的准确率会稍逊。

即便如此,精确的预测还是让德国避免了2015年的“日食电力大崩溃”。2015年3月20日,从德国当地时间9时28分起,德国开始日全食,在接下来的一个半小时里,月亮渐渐遮住太阳,挡住了德国82%的阳光。这意味着德国境内光伏发电功率瞬间减少6千兆瓦,影响相当于6座核电站同时退出运行;当太阳从月亮后面钻出来后,在阳光的突然照射下,短时间内13千兆瓦的光伏发电量又进入电网,相当于12座核电站突然接入。但由于提前6个月的准确预测、预案和协调,德国并没有发生大面积停电。

3 全民运动

大量的光伏电力从哪里来?从普通德国民众的屋顶来。在德国接近法国和瑞士边境的奥普芬根山区,农民杜梅尔的农场上,四座屋顶上的太阳能电板闪闪发光,这些电板产生的电量每年为他挣得4万欧元的收入,抵得上他全年农场经营收入的40%。

对我很好,对德国很糟

自从“能源转型计划”启动对安装太阳能电板和风力发电设备的补贴以来,庞大的消费者大军加入了“太阳能屋顶运动”,杜梅尔正是其中的先行者;在另一个仅有800人口的村庄普洛斯科姆,居民积极响应补贴政策,利用风能和太阳能发的电可供1.5万家庭使用。从2013年5月起,德国又正式启动对太阳能电池系统储存的补贴政策。如果个人为太阳能装置购买新的储存电池,将从国家那里得到最多660欧元/千瓦的补贴。

杜梅尔拿着政府补贴的钱,既沾沾自喜又暗自内疚——“能源转型计划”以20年固定价格收购个人或公司提供给电网的光伏电量,当时这个价格是普通电价的几倍。“这对我个人来说当然是好,但对德国人民来说却很糟糕。”杜梅尔说。

电价飙升 电量浪费

2013年,德国对清洁能源的财政直接补贴达到180亿欧元,2016年更达到250亿欧元,清洁能源已经成为政府财政的沉重包袱,转而又成为普通民众的沉重负担——在这250亿欧元的补贴中,230亿欧元来自于民众的电费单,德国户均电费已从2007年的500多欧元飙升至2016年的1060欧元,涨幅高达50%。

还有电量浪费的问题,在阳光和风力充足的时候,光伏电量和风力电量会显得“过量”,这时,电网就要选择让传统电力公司少发电——这会造成电力公司利润下降,电网需要付给电力公司补贴;或者,电网会通知光伏电量和风力电量发电者停止把电量接入电网——但电网还是要按他们每小时瓦特的电力产量付费。上述操作,按照行话说,叫“拥挤管理”,换成大白话就是“浪费钱”,这些浪费到头来还是转嫁到民众头上。

4 尴尬补充

风能和太阳能也并不总是充足的。风能和太阳能最大的弱点就是不稳定性,完全依赖天气和自然条件——风大时产生的电量就多,当风突然停止时电力供应就极为紧张;光照充足时发电多,阴天时发电少。为了应对清洁能源发电的波动以及关闭大量的核电站的影响,德国必须重启燃煤电厂。

德国能源巨头意昂集团在法兰克福以东一个小镇的5个煤电机组原计划要遭淘汰,却被紧急通知“必须保留”,以保障电网稳定。未来几十年,德国仍需煤电站确保能源供应,2014年,德国还在新建产能110亿瓦特电力的煤电站,全国约550亿瓦特的产电量不会缩减。

这时,国际能源市场也发生了变化:由于美国页岩气生产快速发展,美国过剩的煤炭被运往欧洲,压低了欧洲市场煤炭的价格,而俄罗斯的天然气价格依旧坚挺。如此一来,德国重新掀起了使用煤炭的热潮,其中褐煤为德国提供了15%左右的电力,而褐煤是所有化石能源中污染最严重的。

二氧化碳排放量反升

根据数据,2012年德国1627家参与碳排放交易的企业的二氧化碳排放量达到4.524亿吨,比2011年的4.503亿吨有所增加。德国《可再生能源法案》规定,到2030年,德国的二氧化碳排放量将较1990年下降55%。但现实是,德国2012年的二氧化碳排放量反而较上一年增加了2%,直到2016年,排放预期还是上升的。

尽管代价巨大,尽管对全球环境实际影响甚微——德国二氧化碳排放量仅占全球排放量的2%,但德国还是坚定不移地走在新能源的路上,德国希望树立的是一个示范效应:自己做成了,其他国家就有信心跟进,这就会对改善全球环境产生积极影响。

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