研究称一半屋顶上的太阳能电池板可以满足世界电力需求

由:哈斯。乔希,詹姆斯•格林Shivika米塔尔|

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在屋顶上覆盖太阳能电池板可以显著促进全球能源系统的脱碳。迈克坎普/盖蒂图片社

屋顶太阳能太阳能电池板的价格比2010年低了79%。这些由于成本下降取得了屋顶太阳能光伏发电对那些想要减少依赖的家庭和企业更有吸引力栅格同时减少碳足迹

但是否有足够的屋顶表面,让这项技术为每个需要它的人产生负担得起的低碳能源?毕竟,不仅仅是那些拥有自己的房子,想要削减开支的人需要这样的解决方案。周围8亿人全球没有适当的电力供应。

我们的新论文《自然通讯》杂志发表了一份全球评估报告,评估了我们需要多少屋顶太阳能电池板才能为全世界提供足够的可再生能源,以及我们需要把它们放在哪里。我们的研究首次提供了全球屋顶太阳能潜力的详细地图,评估了从城市到大陆的屋顶面积和阳光覆盖规模。

我们发现,我们只需要世界上50%的屋顶被太阳能电池板覆盖,就能提供足够的电力来满足世界用电需求每年的需求

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方法

我们设计了一个项目,包含了来自3亿多栋建筑的数据,分析了5010万平方英里(1.3亿平方公里)的土地——几乎是整个土地土地面积的星球。该研究估计了这片土地上70万平方英里(20万平方公里)的屋顶能产生多少能源,这片土地的面积大致相当于英国的面积

然后,我们通过观察它们的位置,计算出这些屋顶的发电潜力。一般来说,位于高纬度地区的屋顶,如北欧或加拿大,由于冬季和夏季的日照差异很大,全年的发电潜力可能相差40%。然而,由于日照更加稳定,赤道附近的屋顶在不同季节的发电潜力通常只有大约1%的变化。

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屋顶的位置对于评估覆盖太阳能电池板的发电潜力非常重要。
Igor Onuchin /盖蒂图片社

这是重要的,因为这些巨大的变化,每月潜力可能有一个重要的影响该地区太阳能电力的可靠性这意味着阳光照射不规律的地方需要能量存储解决方案——电力成本增加。

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热点

我们的研究结果突出了三个屋顶太阳能发电的潜在热点:亚洲、欧洲和北美。

其中,亚洲似乎是安装太阳能板成本最低的地区,比如印度和中国,只需1千瓦时或大约1千瓦时的电力48小时只需0.05便士(0.00068美元)。这要归功于电池板制造成本低廉,以及阳光充足的气候条件。

与此同时,安装屋顶太阳能的成本最高的国家是美国、日本和英国。欧洲处于中间位置,平均每千瓦时的成本约为0.096便士(0.0013美元)。

屋顶太阳能电池板看起来在人口少的地区和在城市中心同样有用。对于那些生活在偏远地区的人来说,太阳能板可以帮助补充甚至替代可能不可靠的当地电网的供电。而对于那些在城市的人来说,电池板可以起到很大的作用减少燃烧化石燃料作为能源所造成的空气污染。

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屋顶太阳能电池板可能是扩大电力供应到更偏远地区的关键,比如在德国巴伐利亚的这个木制家庭住宅的屋顶上。
MATHEISL /盖蒂图片社

必须指出的是,全球电力供应不能仅依靠一种能源来满足数十亿人的需求。而且,由于多变的天气和地球的昼夜循环,太阳能需求和供应之间的不匹配是不可避免的。

在需要的时候储存太阳能所需的设备仍然非常多昂贵的.此外,太阳能电池板将无法为一些行业提供足够的电力。例如,重工业和金属加工需要非常大的电流和专门的电力传输,而太阳能还无法提供这些。

尽管如此,屋顶太阳能仍有巨大的潜力来缓解能源贫困,并将清洁无污染的电力带回世界各地的消费者手中。如果太阳能的成本继续上升减少在美国,屋顶太阳能板可能是实现电力供应脱碳的最佳工具之一。

哈斯。乔希是爱尔兰科克大学全球能源工程专业的博士生。yabo

詹姆斯•格林是哥伦比亚大学全球能源政策中心能源系统建模的高级研究学者。

Shivika米塔尔是伦敦帝国理工学院能源系统建模的助理研究员。

本文转载自谈话在知识共享许可下。你可以找到原文在这里。

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