去年七月,印度發生大規模停電,導致7億人斷電,但該國近10億手機使用者的蜂窩基站基本沒有受到影響。
絕大多數印度手機基站(每個基站包括一個鐵塔和安裝在其上的無線電裝置)都配備了備用柴油電源,因為當地經常停電,而且如果該地區根本沒有電網,許多基站完全依靠柴油執行。現在,印度骯髒的柴油發電機正受到清潔可再生能源的挑戰,這一趨勢對其他電力網路不完善或不可靠的發展中國家也具有影響。即使在電力可靠的發達國家,行動網路結構的變化也可能為替代能源開啟大門。
印度擁有約 40 萬個基站,政府已強制規定到 2015 年,農村地區 50% 的基站必須使用可再生能源供電。做出這一決定的背景是,印度政府大力補貼柴油,希望減少該國對外國石油的依賴,並減少溫室氣體排放。到 2020 年,75% 的農村基站和 33% 的城市基站將需要使用替代能源執行。
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綠色和平組織印度氣候與能源部門的活動家 Mrinmoy Chattaraj 表示,在全球僅次於中國的第二大移動市場採取這一行動,可能會降低其他電氣化率較低的地區(如撒哈拉以南非洲)可再生能源基站的價格。
Pike Research 的研究主管 Eric Woods 在談到電信行業迄今為止採用可再生能源的情況時說:“採用的速度一直很慢。但印度的部署將對整個發展中國家產生影響。它正在使市場擺脫使用柴油的預設立場。”
全球約有 500 萬個手機訊號塔,其中 64 萬個沒有連線到電網,主要依靠柴油供電。一項研究估計,僅在 2012 年就將新建 7.5 萬個離網訊號塔。
據綠色和平組織印度分部稱,2011 年印度電信行業估計消耗了 32 億升柴油,到 2020 年這一數字可能升至 60 億升。新法規的實施每年可節省 5.4 億多升柴油,到 2015 年可減少約 900 萬噸的碳排放。
過去 12 年中,印度的柴油價格幾乎翻了三倍,到 2012 年 7 月約為每升 80 美分。據 Chattaraj 稱,隨著太陽能技術的普及,預計隨著柴油放松管制,價格將進一步上漲。如今,帶有備用電池的太陽能裝置的前期安裝成本更高,但每年的運營支出要低得多,大約在兩到四年內即可收回投資。目前,印度一個基站柴油發電機的年度執行成本約為 14,510 美元,而帶有備用電池的太陽能發電機的執行成本為 8,215 美元。到 2020 年,使用柴油的年度成本預計將超過 20,000 美元,而太陽能和電池的成本可能會降至 5,500 美元以下。
隨著為基站供電所需的能量減少,可再生能源選擇也變得更加可行。一個典型的蜂窩基站(包括鐵塔和安裝在其上的無線電裝置)使用的功率在 1 到 5 千瓦 (kW) 之間,具體取決於無線電裝置是否安裝在空調建築中、鐵塔的新舊程度以及基站中收發器的數量。大部分能量被無線電用於發射和接收手機訊號。在低端,一個始終執行的訊號塔每年使用的能量與一個普通的美國家庭相當。然而,根據研究全球清潔技術市場的市場研究公司 Pike Research 的資料,許多離網基站的使用功率接近 5 千瓦。
由於成本原因,太陽能是柴油的主要替代品,但印度電信公司也在探索聚合的可再生能源解決方案(例如,風能和太陽能)、燃料電池和生物壓縮天然氣 (bio-CNG) 消化器為基站供電。“它們已經在爭奪柴油的市場份額,”Chattaraj 在談到印度各種清潔能源解決方案時說。但仍有很長的路要走;Chattaraj 指出,只有大約 9,000 個訊號塔改用了替代能源,到 2015 年,這一數字將強制增加到 80,000 個。
Chattaraj 認為,印度的指令可能對非洲產生最大的影響,因為許多非洲國家連線到電網的訊號塔不到一半。Chattaraj 表示,綠色和平組織已經在南非開展工作,以製作一份類似於幫助將該問題推到印度前沿的報告。Groupe Speciale Mobile Association (GSMA) 的“移動綠色電力”等蜂窩網路專案也在努力推進在離網地點使用可再生能源。
在美國,據估計有 28.5 萬個蜂窩基站,其中只有不到 1% 的基站使用可再生能源供電,但這個數字正在緩慢增加。Verizon 擁有大約 20 個太陽能供電的基站。T-Mobile 是最早在 2011 年啟用完全太陽能供電的蜂窩基站的大型運營商之一,該公司已在更多站點增加了可再生能源,有時還會使用太陽能作為臨時備用電源,該公司表示將在未來幾年擴大這種做法。
一家向兩家主要運營商供應太陽能發電機的公司 (DC Solar) 表示,無論是計劃內的維護還是暴風雨後損壞切斷電網電力,從柴油發電機轉向太陽能發電機的趨勢正在興起,因為越來越多的供應商意識到了這一選擇,而且成本也降低了約 30%。“我認為最重要的是,這項技術現在已經得到驗證,”DC Solar Solutions 的副總裁兼所有者 Paulette Carpoff 說。
在全球範圍內,重點是效率和低功耗元件,尤其是在頻寬需求使網路緊張的情況下。降低基站的能源需求也有助於促進可再生能源的採用。“能源效率是使可再生能源在經濟上可行的一種方式,”阿爾卡特朗訊貝爾實驗室的綠色研究主管 Thierry Klein 說。
該行業正在努力開發更整合的晶片技術和更小的無線電,以提高能源效率,包括可以自行關閉的單元。阿爾卡特朗訊還在基站中集成了能量監控功能,可以用來即時調整以最佳化功耗並監控可再生能源。
如果行動網路的架構轉向更小、更分散的小型蜂窩基站,那麼可再生能源在發達國家和發展中國家可能會更具吸引力。在行動電話行業中,採用小型蜂窩基站的趨勢日益增長,它使用更小的天線和無線電,從而使用的能源更少,但允許運營商提高網路容量。Klein 指出,在傳統的連線到電網的基站中,挖掘和鋪設電力線到蜂窩站點的成本可能佔很大一部分,而為許多非常小的站點鋪設額外的電線可能不可行。
“未來,”Klein 說,“如果運營商轉向更多小型蜂窩基站,你將需要安裝更多可再生能源。”