图片来源:Alex Wilson
更多能源解决方案
当风力发电的规模经济导致越来越大的风力涡轮机时，这些装置的反对者将其称为“工业风力发电”。每当我看到使用这个短语的致编辑信或新闻报道时，我就能看出它将有一个反风的偏见。
无论是破坏了他们对原始山脉的看法，闪烁的红灯破坏了他们的夜空，造成鸟类和蝙蝠的死亡，还是产生了有点神秘的“次声”，反对者几乎普遍使用工业绰号来称呼这些风力发电场。
因此，最近在描述佛蒙特州和全国范围内出现的大型光伏(PV)装置时，我对“工业太阳能”一词感到困扰。一些反对意见似乎正在出现，例如，反对在Brattleboro建设一个2兆瓦(MW)的阵列，我在全国范围内听到越来越多这样的担忧。
太阳能的规模经济
与风能一样，太阳能电力系统也存在规模经济效应。大量购买太阳能组件可以降低成本，更重要的是，大型逆变器(将光伏模块产生的直流电转换为可馈入公用电网的交流电的设备)和其他系统平衡组件的每千瓦或兆瓦容量比安装在家庭系统中的住宅规模组件便宜得多。
但是，大型和小型系统之间的成本差异在光伏系统中并不像在风力涡轮机中那么大。这意味着建造大型太阳能系统(如果你一定要称之为“工业规模”)的动机不如建造风能那么大。
小型光伏系统的优势
尽管(相对较小的)规模经济支持大型光伏系统，但小型系统也有一些好处。
首先，小型系统非常适合安装在屋顶。一个典型的房子，如果它有一个合理的方向，可以容纳一个4-6千瓦的太阳能电池阵列，足以处理家庭电力消耗的很大一部分(只要这个家庭是合理节能的)。而拥有大型平屋顶的商业建筑通常可以容纳数百千瓦甚至一两兆瓦的太阳能，这可以提供这些建筑电力需求的很大一部分。
在屋顶上安装太阳能模块会给屋顶维护带来麻烦，质量差的安装有时会导致屋顶漏水，但在屋顶上安装太阳能模块可以让我们保留农业、娱乐和野生动物栖息地的土地面积。只要有可能，我更愿意看到光伏系统安装在屋顶或车库，而不是地面安装，尽管我承认这并不总是可能的或实际的。
小型光伏系统通常也在用电地点附近发电。这种“分布式电力”正在改变公用电网的面貌。从弹性的角度来看，在接近最终用电点的地方发电也为整合一些电池存储或专业逆变器提供了机会，这些逆变器即使在电网停电时也能从太阳能系统中获取电力——这是大多数并网太阳能系统目前无法做到的。(要了解更多，请参阅我的博客，当电网关闭时，从太阳能设备获取电力．)
大太阳能不好吗?
在我的书里没有。当我展望未来，以及大幅减少化石燃料消耗和二氧化碳排放的日益迫切的需求时，我确信，我们需要将各种规模的设施与可再生能源系统相结合。在许多地方，大型地面安装的兆瓦级太阳能系统是有意义的，比如公路和公用事业走廊沿线，这些地方的土地已经退化，农业可能不可行。
在干旱地区有很多开放的土地，比如美国西南部，只要有足够的开放空间供野生动物生存，大型太阳能系统就有可能得到负责任的开发。
这并不是说巨大的阵列在任何地方都有意义，就像风力涡轮机并不适用于任何地方一样。作为自然保护协会佛蒙特州分会的受托人，我非常清楚自然、不受干扰的栖息地的必要性。
但我也意识到，如果我们不解决温室气体排放问题，我们对生态系统造成的破坏将远远超过太阳能电池阵列(和风力发电场)，后者正受到更广泛的攻击。
Alex是BuildingGreen公司．也是《环保建筑新闻．2012年，他创立了弹性设计院．要跟上Alex的最新文章和思考，您可以注册他的推特账号．
12个评论
如果我们做得对，希望持怀疑态度的人会接受大型太阳能
让我充满希望的是，太阳能电池阵列可以与建筑完美结合，甚至可以以遮阳结构或车棚的形式提供附加价值。我真的很想知道为什么用太阳能电池阵列覆盖停车场的想法没有流行起来。这看起来很简单，也许我遗漏了什么。
只有25%…
…根据国家可再生能源实验室的估计，美国大约有一半的住宅和商业屋顶适合安装屋顶光伏。但随着光伏价格的急剧下降(目前低于10KW电网的全部无补贴安装成本为4美元/瓦，到2020年将低于2美元/瓦)，即使是次优的方向和遮阳因素，如果在固定价格的住宅零售中进行净计量，也会变得具有成本效益。
从电网运营商的角度来看，朝西的屋顶坡度比朝南的屋顶坡度更有价值，因为朝西的屋顶坡度产生更多的总功率，因为峰值输出的时间更好地与峰值空调负荷相匹配，减少了所需的旋转峰值备用容量。如果净计量模式发展到能够反映负荷峰值输出的价值，那么在2012/2013年被认为“合适”的电价可能会迅速扩大。
对电网来说，峰值负荷发电分布在负荷附近(屋顶模型)而不是集中(工业模型)的价值也很重要，从总体电网经济的角度来看，其他电网基础设施需求的减少超过了大型集中式太阳能农场模型的任何规模经济，至少在大多数时候是这样。由德克萨斯州奥斯汀市的公共公用事业公司进行的研究已经成为更复杂的补偿模型的模型，而不是最常见的遗留版本的粗略公正的“向后运行仪表”净计量模型。加州正在试验分布式存储，以补充快速扩张的光伏发电(已经接近加州电网供应的10% !)，在屋顶光伏饱和的某种程度上，本地存储可能成为任何新的光伏发电的强制性要求，以便能够更好地稳定当地电网。
太阳能停车场和光伏供电的电动汽车充电站/停车场开始在加州出现，特别是在当地市政当局大力推广电动汽车的地区。但即使在阳光较少(但有太阳能补贴)的马萨诸塞州，郊区的光伏停车场概念也有存在的证据:
http://www.rei.com/share/rei-blog/2012/08/from_asphalt_to_elec.html
规模的重要性
亚历克斯,
你简单地提到了太阳能的经济规模比风能少，但令人惊讶的是，你没有谈到更基本的问题，那就是小规模的风力发电几乎从来没有意义。事实上，它常常无法在能源上实现收支平衡，更不用说经济上了。
http://www.lowtechmagazine.com/2009/04/small-windmills-test-results.html
这是你以前写过的东西
http://www2.buildinggreen.com/blogs/wind-power-why-it-doesn-t-make-sense-everywhere
这有一个很好的理由:小型涡轮机的扫掠面积较小，这意味着它根本无法收集那么多的能量。由于扫掠面积是叶片长度的平方，这是一个强大的效果。
小规模风力…
…这取决于你的意思，以及它在仪表的哪一边。
虽然住宅屋顶装饰型微型风力对于并网家庭来说永远没有意义，但当零售时，100千瓦的小型校园涡轮机可以在高电力成本的中等风力地区以正的净现值进入，即使从风力发电场的角度来看，同样的涡轮机成本过高。商业上可行的电网风以每台涡轮机的兆瓦数为单位。
光伏发电的相对可扩展性和低维护成本将继续使其成为单户住宅层面上更具成本效益的选择。
微型热电联产是可行的，在高电力成本的供暖为主的气候条件下，家庭在天然气电网，但在美国的选择仍然相对较少。在日本，已经有超过10万台~千瓦的本田联合发电机组并网，北欧的选择似乎也在增加。它们在美国以“Freewatt”的名义与燃气炉或水力锅炉结合了一段时间，但自从被ECR国际收购以来，Freewatt系统的营销似乎已经失败了。(我办公室的一个家伙就用其中一种水循环锅炉来给房子供暖。)Freewatt与冷凝式燃气炉的经济性并不总是那么好，因为作为纯粹的发电机，该装置的热效率较低，但它在水力加热系统中工作得更有利。
http://www.cdhenergy.com/presentations/Freewatt%20Report%20-%20October2011.pdf
但是，当微型热电联产机组的大小与家庭的热负荷更好地匹配时，它仍然可以取得有利的结果，北欧正在发生这种情况，那里的电力和天然气都比美国贵。
丹娜
是的，完全正确。我说的是住宅规模(低于100kW)。我可以看到100kW-1MW范围内的东西如何在社区层面上工作。随着我们(希望)开始看到更多的区域性微电网，这种发电方式可能会变得更受欢迎。
差不多就是这样——比如……
在马萨诸塞州伍斯特，有一所位于山顶的教区高中，他们在那里进行了计算，安装了一台600千瓦的涡轮机。它的年产量超过了校园的使用，即使风力资源不是“商业级”，通过将其放在仪表的一边，它具有经济意义。
http://www.wpi.edu/Pubs/E-project/Available/E-project-121306-104131/unrestricted/Holy_Name_IQP.pdf
http://worcestermag.com/2010/09/16/the-greening-of-worcester-102980354/6669
保守得很好的“秘密”是，自从安装了这台涡轮机以来，亚兆瓦级涡轮机变得多么便宜和更好。通过合理的融资结构，这种类型的项目在风力资源有限的许多地方都是可行的。
中型光伏
我个人的感觉是，中等规模的光伏发电提供了分布式发电和集中式太阳能发电场之间的最佳组合。
在我的街道上，树木覆盖如此之大，以至于个人住宅光伏发电将是纯粹的愚蠢，而且由于我们在南方腹地，砍伐树木也是愚蠢的。
综上所述，对于100-1000个遮阳的房主来说，联合起来在社区学校或购物中心投资一个或多个中等规模的光伏装置似乎是有意义的，在这些地方，规模经济可能会实现，遮阳也不是问题。的确，当我买杂货、家庭用品或承包供应品时，我会珍惜能够把车停在光伏顶棚的阴影下。
典型的大型箱式超级中心或LowesDepot拥有10万至25万平方英尺的平坦，完全无阴影的屋顶区域，定期间断为屋顶HVAC设备提供三相断开连接。从扩大PV安装的角度来看，有什么理由不喜欢这种情况呢?
盒子储存屋顶…
…在NREL的调查中，它们已经在25%的范围内，并且在全国平均商业零售利率下已经具有财务可行性，这促使这些企业利用这些空间来实现自己的目的。(沃尔玛一直是这方面的潮流引领者。http://www.bloomberg.com/news/2013-10-24/wal-mart-now-has-more-solar-than-38-u-s-states-drink-.html)对他们来说，除了通过产生的电力来抵消电力消耗之外，冷却电力需求的减少和现在有阴影的平屋顶的寿命延长是一个重要的组成部分。
社区层面的停车场光子农场可能是可能的，但如果电动汽车的引入曲线继续呈指数级增长，我预计这些企业将投资“免费”的光伏汽车充电端口，作为吸引客户的额外福利。但是，在城市/郊区确实有很多铺砌的停车场适合以相对较低的成本进行光子农业，一旦总成本超过2美元/瓦的边界，这几乎肯定会在不到十年的时间内实现。
可以肯定的是，像Curt家(和我的)这样绿树成荫的街道上的房子目前是NRELa 75%的一部分。我家的太阳能调查显示，遮阳因素最多能提供约60%的发电量(如果没有树木的话)，但在某些光伏价格点上，即使这60%在经济上也是可行的，但不是第三方太阳能公司追逐的甜美多汁的李子。(我所在的州允许第三方拥有屋顶光伏，但科特所在的州不允许。)
根据GreenTechMedia的分析师对所有州、联邦和私营公司的数据进行筛选，美国的光伏装机基数每2.5年翻一番，即使补贴减少，也有证据表明，这种指数级增长将持续至少10年，甚至20年，因为每千瓦时的生命周期成本很快就会成为目前最便宜的电力来源。融资创新(如第三方所有权模式)是其中的一部分，但绝不是唯一的驱动因素。人们需要一段时间才能克服光伏太阳能昂贵的观念(就在十年前，它真的很贵!)，但现在它的价格与零售电力相当，未来它将非常便宜。
楔形的薄边变得更厚……
根据这个博客的说法，通过简化许可，爱荷华州中小型光伏发电的安装成本现在为每瓦3-3.50美元。加上补贴，现在大多数装置的投资回报率都在十年以下。
http://www.greentechmedia.com/articles/read/move-over-wind-solar-energy-market-exploding-in-iowa
光伏精灵现在几乎完全从瓶子里出来了，它将破坏的不仅仅是美学。准备好对净计量/补偿交易进行一些激进的调整吧!
农场光伏
在种植玉米/小麦的国家，另一个选择是农民可以安装20千瓦的光伏系统与电网联网。系统安装在建筑物附近的地面上，简化了安装。所使用的空间很小，但它有助于支付电费。
对于农民和牧场主来说，这可能是一个巨大的收入来源——如果设计得当，其他土地用途(例如牧场或干草)也可以纳入该装置。目前我们的电鸡笼的最大系统尺寸是20kw，但更大的系统可以很容易地安装到中等规模的分布式发电中，只要有一些政策变化。我真的认为这对每个人来说都是一个双赢的局面。
关于太阳YIMBY的报道
这是我刚收到的邮件。
请，在我的后院:
可再生能源合作社如何促进公民参与德国能源转型
http://boell.org/data/audio/climate-transatlantic/publications/Wieg_Please_in_my_backyard.pdf[PDF]
YIMBY
乔纳森,
去年，我参加了Andreas Wieg在Heinrich Böll基金会巡回演讲中的一次演讲(在佛罗里达州普特尼的World Learning上)，发现它非常有趣。令人惊讶的是，当所有权模式转变为公众拥有可再生能源装置时，人们的态度发生了巨大变化。
登录或创建一个帐户来发表评论。
报名 登录