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美國大約有 300 億平方英尺(28 億平方米)廣闊的平屋頂,這個面積足以收集為 1600 萬美國家庭供電或取代 38 座傳統燃煤發電廠所需的陽光。位於加利福尼亞州弗裡蒙特的 Solyndra 公司希望透過在這些屋頂上覆蓋大型扁平的圓柱形薄膜太陽能電池陣列(可以想象成大規模安裝的熒光燈管,只是吸收光線而不是發射光線),來利用這些能量。
執行長 Chris Gronet 說:“使用圓柱體,我們可以從各個角度收集光線,甚至可以收集漫射光。” 他於 2005 年創立了這家圓柱形太陽能公司,這個想法源於一天深夜,當時他正在思考安裝光伏面板的更經濟的方式。他補充說,由於陣列不必傾斜或錨固在屋頂上,“我們的安裝成本只有一半,安裝時間只有三分之一。”
Solyndra 現在正在大量生產銅銦鎵硒 (CIGS) 薄膜太陽能電池,將其捲成圓柱形並封裝在玻璃中。Gronet 表示,這種設計不僅可以隔絕溼氣,還可以讓玻璃充當陽光聚光器,將光子匯入薄膜。他說,今年春天開業的弗裡蒙特工廠最終將能夠每年生產價值 110 兆瓦的太陽能圓柱體,但他拒絕透露具體數量。
該公司表示,太陽能圓柱體——與漆成白色的屋頂搭配使用以更好地反射陽光——可以比傳統的平面同類產品多收集 20% 的陽光。該估計基於該公司在其自身屋頂上安裝的價值 50 千瓦的管狀電池。
目前,Solyndra 的 CIGS 太陽能電池可以將照射到它們身上的陽光中多達 14% 轉化為電能,總而言之,Gronet 預計 Solyndra 系統將從給定的屋頂輸送兩倍的千瓦時電量。
圓柱形設計還允許 Solyndra 將其陣列平放並隔開,以便風可以從中穿過,而不是像傾斜陣列那樣將它們抬起。這意味著太陽能圓柱體可以在不固定在屋頂上的情況下安裝——並且仍然可以承受高達 130 英里/小時(209 公里/小時)的風速。
Gronet 說:“我們在佛羅里達州的測試裝置在最近的颶風 熱帶風暴費伊 中倖存了下來。” “由於安裝成本較低,我們有明確的途徑實現電網平價。” 換句話說,這種新形狀的電池有可能以與燃煤發電廠發電價格大致相同的價格利用太陽能,目前燃煤發電廠是最便宜的發電選擇,約為每千瓦時 6 美分。另一方面,典型的太陽能光伏裝置的電價約為每千瓦時 25 至 50 美分,其中大約一半與物理安裝費用有關。
Gronet 拒絕透露太陽能圓柱體的製造成本或其輸送的電力的價格——主要是因為如果他們能夠提供更低成本的電力,他們希望為客戶保留額外的利潤,他承認。太陽能圓柱體在為太陽能電力設定最低保證價格的國家/地區蓬勃發展,例如西班牙和德國,那裡的所謂上網電價高達每千瓦時 44 歐分。
因此,安裝太陽能系統的德國公司 Phoenix Solar, AG 是 Solyndra 迄今為止最大的客戶——後者聲稱擁有價值 12 億美元的多年期合同,這主要是因為圓柱體可以在幾天而不是幾周內安裝完畢,並且不需要特殊的支架。該公司已經有 10 個原型裝置,分別位於德國以及加利福尼亞州、佛羅里達州、賓夕法尼亞州、猶他州和華盛頓特區。
布魯克海文國家實驗室國家光伏環境研究中心高階科學家、紐約州厄普頓和哥倫比亞大學的環境工程師 Vasilis Fthenakis 表示,仍然存在的問題包括製造成本和可靠性。“公司在生產沒有缺陷的 CIGS 方面遇到困難,”他說。“他們可能會從偏轉或反射的光中獲得更多,但能獲得多少?這需要抵消由於圓柱體設計和特殊的 薄膜材料 而增加的生產成本。”
話雖如此,商業屋頂已經是安裝太陽能最有希望的領域之一。Fthenakis 指出:“我們設想在沙漠中大規模使用光伏發電,但人們更容易接受屋頂上的系統。” “將它們安裝在屋頂上比安裝在房地產上更便宜。”