機械化陸地光伏太陽能

材料問題

下圖顯示了傳統(tǒng)發(fā)電方法使用了多少材料。材料主要包括鋼、混凝土和玻璃。就產(chǎn)生的每單位生命周期電力的重量而言，光伏太陽能發(fā)電場使用的材料與水電大壩一樣多。這是很多，我們希望減少，以降低太陽能的成本，并減少制造材料時排放的CO 2。

圖 1：材料使用

大規(guī)模生產(chǎn)和自動化支持的光伏 (PV) 太陽能發(fā)電場

硅太陽能電池通常覆蓋有 3.2 毫米（0.125 英寸）厚的鋼化玻璃，以防止冰雹和風(fēng)。風(fēng)施加巨大的力量。例如，每小時 100 英里的風(fēng)向表面施加每平方米 220 公斤的壓力。保護硅 30 年需要大量材料。?

太陽能農(nóng)場通常將硅太陽能電池安裝在離地面 1.5m 的地方?；蛘?，工程師可以探索將約 2 毫米厚的柔性薄膜太陽能材料直接展開到土壤上，其方式類似于將 2 米 x 100 米的地毯展開到表面上。在安裝之前，土地將在計算機控制下用土方設(shè)備成型。

起初，這似乎是個壞主意；然而，我們有充分的理由落地。工程師可以著眼于克服諸如土壤侵蝕、風(fēng)引起的向上壓力以及保持材料清潔等挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的光伏太陽能發(fā)電場使用鋁和玻璃來抵抗風(fēng)荷載。或者，直接到土壤使用土壤以獲得剛性，并使用薄膜轉(zhuǎn)換材料代替硅太陽能電池。薄膜通常是可卷曲的，抗冰雹，并且不需要 3.2 毫米厚的保護玻璃。它還具有較低的轉(zhuǎn)換效率，并且每年的效率下降更多，這意味著對于相同的能量輸出，人們需要更多的土地。然而，如果一個人有無限的土地供應(yīng)，他們可以專注于每瓦成本，而不是每平方米成本。

地上層可能類似于帶有嵌入式鋼絲網(wǎng)的扁平柔性塑料。為了固定住，安裝機械可能會在地下安裝一個平行的材料層，大約在地面上方的 50 厘米以下。地上層可能通過金屬鏈連接到地下錨固層。?

下面的圖片說明了這個概念。

圖 3：光伏和自動化

一些地區(qū)比其他地區(qū)更可行。例如，每月降雨量為 3 厘米且土壤稠密的沙漠可能是最合適的。工程師需要進行 30 年的模擬和風(fēng)洞測試，以確保風(fēng)和雨引起的土壤運動是可以接受的。?

目前，硅基太陽能電池板量產(chǎn)，成本低于薄膜。然而，直接土壤使用較少的金屬、玻璃和混凝土；薄膜光伏比硅太陽能電池更容易制造；因此，如果大規(guī)模生產(chǎn)，直接接觸土壤薄膜的成本應(yīng)該會更低。此外，它將消耗更少的材料（即更少的材料噸/生命周期-TWh）。

塑造土地的機器可能看起來類似于土方設(shè)備；清潔的機器可能看起來類似于農(nóng)業(yè)噴灑器，但用水量更少。

農(nóng)業(yè)農(nóng)場由人工維護了數(shù)千年，直到拖拉機出現(xiàn)并實現(xiàn)機械化。今天，我們主要靠人工維護太陽能發(fā)電場；從理論上講，它們也可以機械化。?

新一代光伏太陽能發(fā)電場需要安裝、維護、清潔和批量生產(chǎn)材料的機器。如果缺少一臺機器，收入為零。隨后，公司最初不會參與，因為這是“太大”、“移動部件太多”和“風(fēng)險太大”。推動這一進程的唯一方法是政府或基金會最初支持發(fā)展。最終，公司會在確定一種獲得投資回報的方式后參與進來。

一個合理的進步是在 24 個月內(nèi)向 10 個不同的團隊提供約 200 萬美元，以探索機械化陸地光伏太陽能。上面的概念就是一個例子；然而，人們可以探索其他想法。團隊假設(shè)政府沒有資金來推進設(shè)計，直到公司愿意參與。換句話說，只要最終降低太陽能的成本，多臺復(fù)雜且昂貴的機器是可以接受的。世界正在考慮在太陽能上花費數(shù)萬億美元；因此，花費 2000 萬美元探索多個概念，并在機器和工廠上花費數(shù)十億美元是合理的。顯然，先花小錢驗證可行性，然后再花大錢。

如果大型政府不想降低全球太陽能發(fā)電場的成本，他們可以資助開發(fā)，并免費贈送所有設(shè)計。?

傳輸計算機文件可能是一個國家讓另一個國家脫碳的最便宜的方式。

審核編輯：郭婷