未來，在家里建一座“發(fā)電站”

Tony+Pan

太陽能的價格在過去的四十年間急劇下跌。這項(xiàng)奇妙的發(fā)明使人們能夠在家中安裝太陽能板來供能，這樣擁有家用太陽能的人們就能避免公共供電設(shè)備可能帶來的電費(fèi)上漲。另外，這還使得用戶能夠更好地控制、減少他們的溫室氣體足跡。

而電池因?yàn)槭芤?guī)模經(jīng)濟(jì)和可充電鋰電池的技術(shù)發(fā)展驅(qū)動，價格也在下降。鋰電池的應(yīng)用無處不在，包括筆記本電腦和智能手機(jī)等。有了這么多的電池，用戶也可以將太陽能電池板在白天產(chǎn)生的額外電能儲存起來，夜間進(jìn)行利用。在未來，電動汽車的廣泛使用同樣會使我們家中電池的容量擴(kuò)大。所有這些措施都使人們能夠使用更多的太陽能而減少對輸電網(wǎng)的利用。

獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外仍難實(shí)現(xiàn)

然而，風(fēng)能和太陽能供應(yīng)量存在季節(jié)性的差異。例如，在冬天即使是白天陽光也會比較弱，云會遮擋住天空而電池板可能被冰雪覆蓋。這種不利的狀況可能會持續(xù)幾個月。

目前的電池技術(shù)還不能非常節(jié)約地儲存能夠使用幾個星期的電，更不用說幾個月了。大多數(shù)太陽能電池板用戶仍然需要接入電力網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樘柲懿⒉荒苋珪r段地進(jìn)行利用，電池的性能也有限。完全獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外仍然很難實(shí)現(xiàn)。

公用事業(yè)設(shè)備也對此進(jìn)行推動。許多公用事業(yè)企業(yè)主張每個人都應(yīng)該為電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行和升級而承擔(dān)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，甚至那些自行供能的家庭也應(yīng)該如此。一些人正在為其中需要接入電力網(wǎng)絡(luò)的家庭提供入口。

但是新的技術(shù)會打破這種局面嗎？

使發(fā)電廠規(guī)?？s小

在上個世紀(jì)，全球超過80%的電力是由中央發(fā)電廠產(chǎn)生的，而現(xiàn)在依然如此。這些發(fā)電廠體量巨大，有些發(fā)電廠能為周圍將近一百萬戶住宅供電。但是一座發(fā)電廠就要耗費(fèi)幾十億美元。它們燒煤炭、天然氣、油或者核燃料來產(chǎn)生熱量，帶動機(jī)械渦輪和交流發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生電能。這樣產(chǎn)生的電力需要通過幾百英里才能輸送到用戶，需要昂貴的輸送設(shè)施，效率也會降低。此外，使用化石燃料的發(fā)電廠會加劇氣候變化。

但這些傳統(tǒng)發(fā)電廠確實(shí)有一個重要的優(yōu)點(diǎn)。不同于新型的可再生能源，它們可以在任何時間提供電能，這種按需生產(chǎn)的能力能夠?qū)μ柲馨l(fā)電進(jìn)行補(bǔ)充。

那些希望獨(dú)立于電力網(wǎng)絡(luò)之外的人也需要在家用太陽能電池板之外有補(bǔ)充的來源，所以是否有可能將發(fā)電廠的規(guī)?？s小至一戶住宅內(nèi)呢？

高效的小型發(fā)電機(jī)進(jìn)入視野

許多住宅中都已經(jīng)具有相當(dāng)于半個小型發(fā)電廠的電力了，電力只是日常生活中能源消耗的一部分，我們還需要暖氣來幫助保溫，需要熱能使住宅變得溫暖，同時加熱食物和水。在美國，超過六千萬家庭通過天然氣供暖，而歐洲家庭中則有一億的燃?xì)庠O(shè)備使用量。

現(xiàn)在，技術(shù)使得另外的半個小型發(fā)電廠也可以實(shí)現(xiàn)了。這種方式被稱之為微型熱電聯(lián)產(chǎn)，在一戶住宅的規(guī)模之內(nèi)既產(chǎn)生電能又產(chǎn)生熱能，熱能可以用于室內(nèi)供暖和提供熱水，而電能則為各種家電提供能源。

它是怎樣進(jìn)行工作的呢？我們先來關(guān)注其現(xiàn)狀。現(xiàn)在，鍋爐正以接近兩千攝氏度的高溫燃燒天然氣，然而你只需要達(dá)到五十?dāng)z氏度的熱水和暖氣。同時，燃?xì)忮仩t使大量熱量散失、冷卻，丟棄了大部分可用的能量。而相比之下，在微型熱電聯(lián)產(chǎn)方式中，巨大的溫度差被用于產(chǎn)生電能。

微型熱電聯(lián)產(chǎn)通過同時產(chǎn)生所需的電能和熱能，總效率可以達(dá)到90%，并且產(chǎn)生的是周圍設(shè)施非常需要并且有價值的能源。相比之下中央發(fā)電廠的效率僅為35%，在這類發(fā)電廠中多余的熱量通常會被排放丟棄，因?yàn)闊崮軣o法被傳送到幾百英里外用戶需要的地方。微型熱電聯(lián)產(chǎn)的高效率可以幫助用戶的能源賬目節(jié)約30%并且減少他們的碳足跡。

一些微型熱電聯(lián)產(chǎn)會使用機(jī)械引擎如內(nèi)燃機(jī)或斯特林發(fā)動機(jī)，它們在規(guī)模較大時都達(dá)到很高的效率，所以更適合于大型的公寓樓或商用建筑。

現(xiàn)在，燃料電池、熱離子能量轉(zhuǎn)換器等更新的技術(shù)甚至在一套住宅這樣的規(guī)模中都能夠達(dá)到高效率，這使得微型熱電聯(lián)產(chǎn)可以為個人消費(fèi)者和家庭用戶所使用。此外，這些新技術(shù)沒有運(yùn)動部件，因此運(yùn)行要求較低，也沒有噪聲污染，適合在住宅中使用。最終這種結(jié)構(gòu)使得個人用戶能夠選擇按需產(chǎn)能，從而對家用太陽能進(jìn)行補(bǔ)充。

分布式發(fā)電的未來

太陽能、電池和高效的小型發(fā)電機(jī)組成的系統(tǒng)所帶來的好處不僅是更加環(huán)保、能夠節(jié)約開支。例如，在美國具有340萬人口的波多黎各遭受颶風(fēng)襲擊的一個月后，80%的地區(qū)仍然沒有供電。這樣的悲劇告訴人們傳統(tǒng)的中央發(fā)電和輸送方式的脆弱性。

未來將會有所不同。通過使電力來源與用戶保持緊密聯(lián)系，電力便不容易受到諸如樹把輸電線壓斷這種意外事故的影響。太陽能、電池和小型發(fā)電機(jī)能夠組成一個微型電網(wǎng)，從而提升能源系統(tǒng)的韌性。

能夠從小處著手，而這些技術(shù)協(xié)同起來便形成了分布式的發(fā)電方式，甚至在個人住宅這樣的規(guī)模下都能夠運(yùn)行。這對于發(fā)展中的世界非常重要，因?yàn)槿匀挥袔资畠|人不能獲取穩(wěn)定的電力。有了這些技術(shù)，社會便可以跨越花費(fèi)數(shù)萬億美元建立中央發(fā)電廠進(jìn)行發(fā)電的要求，幫助我們更快地把電力傳輸?shù)矫恳粋€人身邊。endprint