太阳能为北极提供能源

由米歇尔Carreau|2019年11月14日

全球太阳能发电的安装正以加速的速度增长,这得益于其日益具有竞争力的成本,以及向低碳能源的转型。虽然人们的注意力集中在屋顶和公用事业设施上,但将燃料运输到偏远地区的高昂成本,是将可再生能源与柴油发电结合起来形成混合发电系统的最有力商业案例之一。

在北极安装太阳能电池板面临着巨大的挑战,包括极端低温、冬季日照有限以及大量降雪。然而,有一种方法可以使太阳能成为这些地区偏远社区和矿山的一种经济有效的解决方案。北极的阳光在冬季只有很短的一段时间,而在夏季则有长达数周连续24小时的日照,在春季和初秋也有明显的日照。

在偏远地区利用这种经济有效的解决方案的两个例子是:西北地区的Colville湖定居点和魁北克Kuujjuaq的Nunavik研究中心大楼;他们分别安装了136千瓦时和50千瓦时太阳能。

继续对大型装置进行调查,初步结果表明,在20年的寿命中,潜在的能源成本(包括安装、运输和调试费用)为20美分/千瓦时。这比柴油发电便宜得多,柴油发电的价格从大型矿场的23美分/千瓦时到偏远社区的65美分/千瓦时不等。

模块化是可能

太阳能电池板及其相关设备的模块化特性为低风险分期开发和降低项目成本提供了机会。该项目所需的所有设备都可以通过现有的运输路线,用标准集装箱运送到偏远的现场。通过这种方式,太阳能项目的放大版主要是将更多的集装箱运到现场。风能则不是这样,因为它的运输难度要大得多。

除了运输和组装更简单,太阳能比风能更容易获得许可,而且社会接受度更高。对太阳能资源的评价也简单得多,因为它不需要昂贵和费时的监测运动来确定其可行性。

太阳能跟踪,以最大化能源生产

不像在靠近赤道的地区,太阳从上空经过,在北极的高纬度地区,太阳沿着地平线移动,轨迹更像是一个圆圈,而不是弧。这条道路使得固定面板系统在夏季获取大量的太阳能生产具有挑战性。

太阳能追踪器——无论是单轴还是双轴——将电池板对准太阳,并在太阳在天空中移动时最大限度地产生太阳能。单轴跟踪可以调整面板横向跟踪太阳越过地平线,或跟踪太阳在整个季节的高度变化,而双轴跟踪可以管理这两种变化。使用这些系统,太阳能发电的容量系数(平均发电量占总装机容量的百分比),单轴跟踪可达19%,双轴跟踪可达21%,而固定轴太阳能电池板的容量系数为14%。

事实上,剑桥能源合作伙伴和育空省怀特霍斯市的Solvest公司的成功安装和测试表明,在较低的温度下,太阳能电池板的效率实际上提高了。

两面派总比一个人强

Bifacial模块,最近作为一种商业产品推出,可以在电池板的两侧捕捉太阳辐射,这在北极特别有趣,因为在那里太阳光线会被地面和雪折射。与单面太阳能电池板相比,双面太阳能生产可以增加多达3%的容量因子(能源增加23%)。此外,太阳能板背面对太阳辐射的吸收产生的热量可以比单面板更快地融化面板表面的雪,进一步增加太阳能发电量。

随着太阳能电池板性能的提高,已经合理的容量系数也会随之提高。与此同时,设备价格预计将继续下降。因此,随着时间的推移,太阳能的商业前景只会越来越好。

北极太阳能的未来是光明的

随着太阳能被认为是一种务实、低影响的解决方案,可以减少对化石燃料的依赖,并降低偏远地区的能源成本,这种能源在偏远地区的应用将继续增长。有了已被证实的项目成功和完善的技术准备,太阳能将在北极继续发展下去。

本文最初发表于CIM杂志,由加拿大矿业、冶金和石油学院