研究表明，在赤道平靜的海面上安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)可以為東南亞和西非人口稠密的地區(qū)提供無限的能量。
國(guó)際太陽(yáng)能協(xié)會(huì)(ISES)在最近發(fā)布的一篇論文指出，在過去的40年，印度尼西亞有大約14萬(wàn)平方公里的海域沒有經(jīng)歷過4米以上的海浪，也沒有經(jīng)歷過每秒10米以上的大風(fēng)。這一面積的海域足以讓漂浮式光伏系統(tǒng)每年產(chǎn)生大約35,000TWh的電力，這超出了目前全球的各種能源的總發(fā)電量 (每年為30,000TWh)。
雖然世界上大多數(shù)海洋都經(jīng)歷過風(fēng)暴，但一些赤道地區(qū)的海洋環(huán)境良好，這意味著不需要采用大量昂貴的工程設(shè)施來保護(hù)海上漂浮式光伏系統(tǒng)。
全球高分辨率熱圖顯示，印度尼西亞群島和靠近尼日利亞的赤道地區(qū)是安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)最有前景的地區(qū)。
圖1海上漂浮式光伏系統(tǒng)熱圖。紅色區(qū)域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是黃色、綠色和深藍(lán)色。灰線顯示出熱帶風(fēng)暴的路徑
本世紀(jì)中葉的全球光伏發(fā)電電前景
研究報(bào)告預(yù)計(jì)，到本世紀(jì)中葉，在大量光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電量的支持下，全球經(jīng)濟(jì)將在很大程度上實(shí)現(xiàn)脫碳和電氣化。預(yù)計(jì)到2050年，尼日利亞和印度尼西亞將分別成為全球第三和第六大人口大國(guó)。
這些國(guó)家的高人口密度可能會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)、環(huán)境和光伏發(fā)電之間的沖突。他們所在的熱帶位置(“在無風(fēng)帶”)意味著風(fēng)力發(fā)電資源貧乏。幸運(yùn)的是，這些國(guó)家及其鄰國(guó)可以從漂浮在平靜海面上的光伏系統(tǒng)中獲取無限的能源。
在零碳經(jīng)濟(jì)中，大約70平方公里的漂浮式光伏系統(tǒng)就可以滿足100萬(wàn)富裕人口的所有能源需求。能源密集度較低的國(guó)家和地區(qū)可以通過安裝相同面積的海上漂浮式光伏系統(tǒng)為200多萬(wàn)人提供能源。這些光伏系統(tǒng)可以安裝在干旱地區(qū)的屋頂上，與農(nóng)業(yè)設(shè)施共址部署，也可以漂浮在水體上。漂浮式光伏系統(tǒng)可以安裝在內(nèi)陸湖泊和水庫(kù)上，也可以安裝在近海。各國(guó)安裝的內(nèi)陸漂浮式光伏系統(tǒng)具有巨大的潛力，并且已經(jīng)在快速增長(zhǎng)。
國(guó)際太陽(yáng)能協(xié)會(huì)(ISES)最近發(fā)表的一篇論文調(diào)查了全球海洋的概況，以尋找過去40年來沒有經(jīng)歷大浪或強(qiáng)風(fēng)的地區(qū)。這些地區(qū)的漂浮式光伏系統(tǒng)不需要構(gòu)建強(qiáng)大而成本昂貴的工程設(shè)施。
研究表明，在海浪不超過6米，風(fēng)速不超過15米/秒的地區(qū)安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)每年可以產(chǎn)生高達(dá)100萬(wàn)TWh的能源，這是支持100億人口的完全脫碳全球經(jīng)濟(jì)年能源需求的5倍。
大多數(shù)海洋環(huán)境良好的區(qū)域都靠近赤道，例如在印度尼西亞和西非。這些地區(qū)人口增長(zhǎng)快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，而安裝海上浮動(dòng)光伏系統(tǒng)可以幫助解決土地使用沖突。
印尼光伏市場(chǎng)發(fā)展
到本世紀(jì)中葉，印尼人口可能超過3.15億人。在使用光伏發(fā)電完全脫碳之后，大約需要安裝25,000平方公里的光伏系統(tǒng)才能滿足印度尼西亞的電力需求。幸運(yùn)的是，印尼擁有巨大的光伏發(fā)電潛力，也有構(gòu)建抽水蓄能發(fā)電設(shè)施的巨大潛力，可以有效地儲(chǔ)存光伏系統(tǒng)的電力。
印度尼西亞是一個(gè)人口稠密的國(guó)家，特別是在爪哇、巴厘島和蘇門答臘島。幸運(yùn)的是，印度尼西亞可以選擇在平靜的內(nèi)海上安裝大量漂浮式光伏系統(tǒng)。印尼640萬(wàn)平方公里的海洋面積是滿足印尼未來全部能源需求所需漂浮式光伏系統(tǒng)面積的200倍。
圖2 印度尼西亞可以安裝的漂浮式光伏系統(tǒng)區(qū)域熱圖。紅色區(qū)域表示海洋環(huán)境最好，然后依次是是黃色、綠色和深藍(lán)色?；揖€表示熱帶風(fēng)暴的路徑。
海上漂浮式光伏系統(tǒng)的開發(fā)前景
全球大部分海域的海浪都超過10米，風(fēng)速超過20米/秒。有一些開發(fā)商正在致力于開發(fā)能夠承受風(fēng)暴的海上漂浮式光伏系統(tǒng)的工程防御技術(shù)。而赤道附近的區(qū)域由于海洋環(huán)境良好，安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)的防御措施并不需要那么堅(jiān)固和成本高昂。
海上漂浮式光伏系統(tǒng)的開發(fā)最有前景的區(qū)域集中在赤道緯度5～12度以內(nèi)，主要是在印度尼西亞群島和尼日利亞附近的幾內(nèi)亞灣。這些地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電潛力低，人口密度高，人口和能源消耗增長(zhǎng)迅速，并且擁有大量完整的生態(tài)系統(tǒng)。而熱帶風(fēng)暴很少影響赤道地區(qū)。
在中南美洲安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)容易受到熱帶風(fēng)暴和大浪的影響。中東地區(qū)擁有巨大的開發(fā)潛力，盡管將面臨來自陸上光伏設(shè)施和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。歐洲的一些地區(qū)也有一些開發(fā)前景，例如亞得里亞海北部和希臘群島周圍。
海上漂浮式光伏產(chǎn)業(yè)還處于起步階段。與陸地光伏系統(tǒng)相比，海上光伏電池板具有一些固有的缺點(diǎn)，包括海水腐蝕和海洋污染。淺海是安裝海上漂浮式光伏系統(tǒng)的首選。由于全球變暖可能會(huì)改變風(fēng)力和海浪的模式，因此需要盡量減少對(duì)海洋環(huán)境和漁業(yè)的影響。
盡管存在這些挑戰(zhàn)，但海上漂浮式光伏系統(tǒng)可以為赤道平靜海域的國(guó)家提供大部分電力。到本世紀(jì)中葉，預(yù)計(jì)這些國(guó)家約有10億人主要依靠光伏發(fā)電，這將導(dǎo)致歷史上最快的能源變化。
