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太陽能發電成本效益最佳化有解

SERIS團隊的模型顯示整合雙面太陽能面板與單軸追蹤器的解決方案成本效益最佳。Rodríguez-Gallegos et al./Joule

新加坡的研究人員發現結合現有的單軸追蹤(single-axis tracking)技術與雙面(bifacial)太陽能面板模組的解決方案,幾乎在全球各地都能最佳化接收陽光輻射,平均可增加發電量35%、降低電力成本16%,發電的成本效益優於固定式單面太陽能光電系統。

根據DesignNews報導,單軸追蹤器可調整太陽能面板的角度,增加被陽光曝曬的程度以最佳化發電量,再加上雙面太陽能面板的任一面都能收集太陽能,結合兩者可為提升太陽能發電的成本效益提供新方向,有助於跟傳統發電方式競爭。這項解決方案是由新加坡太陽能研究院(SERIS)的團隊發展,並受到新加坡國立大學(NUS)贊助。

SERIS的團隊運用電腦建模與各種資料集來找出最佳解決方案,其中包括根據美國NASA雲端與地球輻射能源系統(Clouds and the Earth''''s Radiant Energy System;CERES)的資料計算每天地面接收的總輻射量,此外還進一步將太陽的位置與太陽能面板的方向,對面板接收陽光輻射量的影響列入考量,並計算太陽能光電系統有效使用期間的平均發電淨成本。

SERIS團隊建立的電腦模型聚焦於模組數量達數千的大型太陽能光電廠,且整合各種天候參數以分析太陽能面板在全球不同地區的效能表現,並在3個科學機構建置的實驗電廠進行結果驗證。最終的模型顯示整合雙面太陽能面板與單軸追蹤器的太陽能發電解決方案,幾乎在全球各地都能獲得最佳的成本效益。

但在緯度接近地球南北極的地區,若是採用能更精準追蹤太陽位置的雙軸(dual-axis)追蹤器,雖然成本較高但發電的成本效益也更好。SERIS團隊將持續相關研究,接下來要分析解決方案採用不同材料的太陽能電池對發電成本效益的影響,包括目前僅限於太空應用與高效能聚光型太陽能(concentrator photovoltaics)的疊層(tandem)太陽能電池。

過去10年太陽能在全球普及化取得重大進展,越來越多證據顯示雙面太陽能面板與追蹤技術是提升太陽能發電成本效益的可靠解決方案,雖然進展緩慢但實際建置的案例已逐步增加,SERIS團隊表示解決方案的優勢誘因仍需對使用者有足夠吸引力才能促成廣泛採用。SERIS團隊的論文已於2020年6月3日發表在Joule期刊。


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