德国的光伏发电总量 II. 发电设计

光伏发电的设计非常多样化,可根据明智且普遍可行的解决方案进行选择。有何先决条件呢? 由于到处都有阳光,因此可以采用完全分散的解决方案。这样做的好处是,每个人都要对自己的能源供应负责,因此即使在危机和战争时期,也能发挥极大的自由度,并提供高度的供应安全性。其他具有高功率潜能的方案则适用于大规模发电,尤其是在工业领域。正是因为技术流程不集中,故能提供广泛的供应安全性,特别是防止恐怖攻击。结合这两种方案的混合形式及其联网稳定了整体供应。

设计类型

第一条中的计算面积要求 (FB)目前1900平方公里的最佳光伏总量的发电量,可以区分为以下三种可利用类型:

  1. 现有表面面积,这几乎是德国所有建筑物的屋顶。
    这些只有部分适用于高产能发电,同时也可用于太阳能热发电 [1]。光伏发电总量需要 5.500 平方公里  (而不是1880 平方公里,请参考德国的发电总量。I. 发电 ) ,居住区和交通区总计4.7万平方公里 (13,8 %)。居住区多为私人拥有,到目前为止,大城市中的光伏发电应用不多,这也给全球规划上带来些问题,与农村地区大不相同。从长远来看,在城市中改变这一现状的具体努力已 经存在了一段时间,并有望取得长期的成功。尤其是夏季时,城市居住区的温度因为气候变迁的关系强烈升高,经由光伏系统的能量转换效率,降低了23%,实在是一个相当大的额外收益! 这部分的辐射能已转化为电能。
  2. »受污染的土地«,11.000平方公里 (3 %) [2],这些都是受污染的地区,如充满弹药的地区、前军事地形、露天开采褐煤的矿坑等。这块土地在净化后,适用于需要大片面积的光伏发电,尤其是这个区域没有其他障碍物存在。这些区域大部分由政府掌控,原则上可以相对较低的成本,快速用于光伏发电。
  3. 纯交通区域:这些区域的优点是它们属于联邦、州和市政府所有,因此很快就可以使用,而且有不少协同效应。交通路线的详细介绍 [3, 4]:
BAB (高速公路)长 35.000 公里, 宽 35 公尺  面积 = 450平方公里
B (联邦公路)长38.000公里, 宽> 10公尺 面积>  380 平方公里
L (省道)长87.000公里, 宽10公尺 面积=  870平方公里
火车长35.000公里, 宽10公尺 面积=  250 平方公里
  总面积 
= 1.950平方公里

仅凭以上第三点中的总面积,就可以用最先进的太阳能电池为全部的光伏电源供电。光伏将安装在交通区上方6-10公尺的高度,不会对交通造成影响

第三点的优势

3.1 至 3.4 的结构包含多个协同效应 

  • 如此一来,铁路就可以在轨道上直接生产所需的电力。
  • 卡车也可以用电动高架模式运行。
  • 由于伴随着遮阳,在盛夏时节,道路不再因起泡、混凝土变形而受损,节省了巨额的成本。
  • 由于光伏装置的屋顶效应,可以极大地降低道路在冬天时所需的清理服务需求。根据结构设计,可以阻挡道路上的暗冰和雪。
  • 可增加道路的夜间照明 → 可大幅提升夜间行车的安全性。
  • 由于采用了新的设计,几乎可以在安全的高度上安装任何数量的额外供电线路,例如信息技术行业的供电线路,即使是为了将来的目的,也很便利。
  • 公路和铁路网的结构可以作为整个德国电力网的载体!

对第三点的投资非常高,但从长远来看也可以节省巨大的成本,并为各种应用提供强大的能源自给自足的主干网

投资于未来! 

美中不足的是,光伏发电在此周期和日常周期中,每年的能量分配在时间上有很大的差异,因此暂时需要透过蓄电来平衡。下一篇文章中将有更多的介绍。

参考文献

  1. https://de.wikipedia.org/Photovoltaik_in_Deutschland
  2. https://www.umweltbundesamt.de/daten/flaeche-boden-land-oekosysteme/flaeche/struktur-der-flaechennutzung#textpart-1
  3. https://de.statista.com/themen/1199/strassen-in-deutschland/
  4. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/13349/umfrage/laenge-vom-schienennetz-der-db-ag/

值得注意的是,文献中使用的第二手数据往往是2010年以前的,不再是最新的数据,尤其是有关太阳能电池的效率方面。当时太阳能电池的效率是10-15 %,而如今则是23 %。

一般 气候变迁 光伏 未来

光伏总量