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【中玻網】太陽能價格直直落,太陽能大廠積較尋求增加附加價值,如今太陽能計劃要用上無人機、機器人,還要能與農業結合,完全利用土地,美國晶硅太陽能電池大廠太陽能源(SunPower)于2016年9月發布第三代“綠洲”(Oasis)大型太陽能計劃平臺,揭示大型太陽能計劃的未來方向。
太陽能源表示,當前太陽能采購合約價直直落,必須在系統中檢視每個細節,從中找出較好佳化一切的辦法。綠洲平臺整合了發電場地規劃設計工具、機器人、無人機以及與農業的整合,從較好初的規畫設計,到之后的營運與維修,一體尋求打破。目前已經有相當于700百萬瓦(Megawatt)規模的太陽能計劃應用綠洲平臺,2017年,太陽能源所有的計劃都將應用第三代綠洲平臺。
在美國能源部“射日計劃”(SunShot Initiative)協助開發下,太陽能源第三代綠洲平臺提供可配合無人機的軟件設計工具,稱為大部分國家能源較好佳化(globalenergyoptimization,GEO)系統,可由無人機飛越大量場址上空,快速拍下照片測量場址地形,上傳至云端平臺,軟件自動較好佳化場址設計,以這種方式規劃發電場,設計速度比過去快上90%,還能適應不規則形狀的場址,利用畸零地空間,而每增加10英畝可用土地面積,就相當于增加2~4百萬瓦發電容量,對大型計劃來說其影響不可小覷。
在計劃興建完成后,無人機還可用來監測發電狀況,如以紅外線找尋有沒有異常熱點,有的話代表可能有短路等現象,派出無人機可快速大量勘查發電場地,比起派出人員檢視更節省時間與人事成本。
太陽能電池面板需要定期洗除灰塵,以免灰塵堆積遮蔽陽光影響發電能力,過去以人力清潔,不僅耗時、提高人事成本也更耗水。綠洲平臺在營運階段搭配機器人自動清潔,只需3名員工與一輛貨卡車,就能在10小時內清潔10百萬瓦太陽能面板,比傳統方式快10倍,并節省75%用水,機器人技術來自2013年購并的Greenbotics,再加上射日計劃協助持續開發而成。
過去太陽能計劃的主要成本都來自太陽能面板本身,隨著硬件成本持續降低,如今后續營運維護成本占總成本比重越來越高,可達總計劃成本的15%之多,而使用機器人可有效節省營運維護成本。過去太陽能開發商主要都將焦點集中在面板本身,如今更重視系統其他各環節的創新,應用無人機、機器人、云端軟件,以減低成本,加快速度,并讓太陽能更可靠。
綠洲平臺更利于與其他用途共存
綠洲平臺在太陽能面板支架與定日系統也有革新。過去大型太陽能計劃的支架與定日系統是整排相連,這樣的設計雖然裝設較方便,并可節省馬達動力元件,但是缺點是面板綁成了“連環船”導致對地形的適應能力變差,中間若有地形起伏就無法裝設。綠洲平臺的面板支架單獨不相連,形狀也較為正方,長度由90米縮短為45米,對地形的適應能力更強,競爭系統頂多能安裝在傾斜6度的坡度上,綠洲平臺可適應到10度,并由于長度較短,更能因應不同不規則形狀的場址。
寬度方面加倍,因此可容納雙倍的面板,讓單一支架能產生雙倍能源,如此一來,定日系統等成本就相對少了一半,過去太陽能計劃不這么設計,是因為雙倍的寬度,遇上大風,迎風面也是雙倍,將容易遭到吹壞受損,但太陽能源認為以現有的材料與結構技術,已經可以完全克服抗風問題。另一方面,在系統設計上也加以整合簡化,去除電路盒、集線架、馬達電池等容易造成故障的元件,元件減少不僅可以加快安裝速度,也能減少維修成本。
過去定日系統以間接計算的方式,利用GPS定位,計算所處地點與太陽的角度來決定面板的角度,如今計算方式也升級為更直接,每個綠洲平臺面板支架都有單獨設備即時計算發電的電壓與電流,據此計算是否處于較好適角度,隨時將面板朝向較好佳角度。
過去大型太陽能計劃經常遭到詬病的一點是需要占用大量土地面積,而與農牧業互相競爭土地,若太陽能要能長久持續發展,必須要能在土地方面與其他用途共存才行。為此,太陽能源與加州大學戴維斯分校合作,研究如何讓大型太陽能計劃與其他用途共存。
綠洲平臺由于支架不再是“連環船”,可以彼此分開一段距離,不會成為長條形路障,因此比先前的設計更利于與其他用途共存。2015年時,太陽能源為蘋果(Apple)在中國興建可讓牦牛自由在面板之間穿梭的太陽能發電場,太陽能源正積較往這個方向思考。
太陽能源在其研發農場上,試驗于太陽能面板的間隙種植翻潛與胡椒以及其他農作物,加州大學戴維斯分校研究團隊在2010年已經成功在太陽能面板遮蔭下種植作物,不過,還有許多方面需要研究與調整,首先是如何平衡發電能力與農作物產出的需求;作物的選擇也是一大學問,番茄可能不是較好適合的作物;面板的形狀也需要調整,如今使用的方形面板,若要搭配農作物,可能需改變成其他形狀,做出完全不同的設計。
無人機、機器人與農業結合,太陽能不僅在面板本身技術上快速成長,隨著應用日廣,以及激烈競爭下的市場壓力,在應用的思惟上也正在有革命性的轉變。
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