2)光伏产业是否为高污染产业?
在整个光伏产业链中,除了硅材料生产环节,其他的中下游环节基本不存在污染。目前,全球80%以上的多晶硅都是用“改良西门子法”生产的,中国的多晶硅产业基本也是如此。
改良西门子法的原理是:以氯化氢和冶金级工业硅为原料,制取三氯氢硅,再利用三氯氢硅进行氢还原,生产出多晶硅。在多晶硅的生产过程中的前期反应中,会产生大量四氯化硅(SiCl4)、二氯二氢硅等副产物,而第二阶段合成工序也会再产生10%~15%的四氯化硅,有害副产物比例最大的就是四氯化硅。
现在国际上领先的硅料厂家对有害物质的处理方式是:四氯化硅一部分加氢形成TCS继续循环反应,一部分被用作有机硅等其他产品的生产。不过从目前来看,通过氢化进入循环反应的副产物只有小部分,大部分还是要进行再处理,处理方式要么进行碱液中和,要么直接销售或者自行生产其他产品,而最具可行性和经济性的方式就是利用四氯化硅生产其他产品。
纵观世界科技发展史,工业革命的二重性从来就无法完全避开,光伏产业的发展当然也不例外。这既是一个环境问题,也是一个发展问题,但归根到底是个发展的问题。技术是否领先,是控制副产品污染的一个关键因素,因噎废食总不是一个好的解决方式。我常说:在人际交往中“朝后退一步海阔天空”,但在科技领域中只有向前进一步方能绝处逢生。
光伏发电和储能技术的一些新进展
光伏技术的一个致命缺陷是受制于日夜交替和天气变化,在看天吃饭这一点上,它甚至比农业生产还不如。光伏电能的各项参数从电力网标准看很不理想,有时候也不能一味责怪电网拒收。目前来看,光伏电站和电网应该互相理解通力合作。
首要的是加速发展储能技术,抽水蓄能可能是最有效的方案,磁悬浮动力轮和其它一些方法也应加以重视。电网则应加速电力产业全流程的智能化、信息化、分级化和互动管理,提高和完善清洁能源的接纳能力。同时加速建设东西走向的直流超高压输电线路,使西部的光伏电能可以大容量、低损耗地输送到国家中部和东部的缺电地区。上述几项工作实际上正是中国能源专家提出的“互动电网”的重要组成部分,我对此是相当乐观的。
除了智能电网方案以外,另一项技术有可能对太阳能利用产生革命性影响。美国人工光合作用联合研究中心 JCAP(Joint Center for Artificial Photosynthesis)的化学家Nathan Lewis指出:可以利用太阳光把二氧化碳和水直接变为碳氢化合物液态燃料(如甲醇),这将整个改变能源业界的游戏规则。
人工光合作用产油(又称阳光变油)的好处是多方面的,在能量的产生、运输和消费过程中二氧化碳是循环使用的,不会增加大气中的碳排放。目前使用的大量的交通工具和用油设备都不需改动,可以直接使用来自太阳能的人造燃油。事实上人类这几百年用的油气也都来自太阳能,它们是上千万年里通过植物的光合作用产生的。
把太阳能变成碳氢燃料中的化学能的最大好处是利于储存运输。必须知道:最好的一公斤重的电池大约可以储存200瓦时,而一立升燃油的能量是140,000瓦时。没有任何东西的化学储能密度可以与燃油相比,这也是为什么你看不到纯电动的长途卡车和电动长途民航客机的原因。
如果真的可以高效便宜地用阳光直接制成燃油,那么这星球上最丰富的能源与最佳的储存方式就联系在了一起,人类在可预见的将来就有了取之不尽、用之不竭的可再生能源。毕竟,太阳投射到地球上一小时的能量可满足目前人类文明一年的能量需求。人工光合作用产油技术目前还只停留在实验室里,乐观的估计大约需要十年的努力才能进入工程试验阶段,但也许它只能终老在实验室里,目前下定论可能为时过早。
非常期待中国的科技人员能在光电转换和储能技术上有更大的技术突破。中国人在水稻种植技术上长期领先世界,从物理学角度来看,水稻生产就是一种高效捕获太阳能的技术,而且晒干后储藏的稻谷就是历史上最好的一种储能技术。辉煌的中华文明是建立在水稻种植技术上的,中国人利用植物光合作用捕获太阳能并妥善地储存太阳能的技术到达了这个星球上的顶峰。最近的几十年里,中国的水稻专家袁隆平先生把水稻种植技术又推到了一个新的高度,世上无人能于之争锋。
光伏技术其实就是人工光合作用,但愿在这个领域也能出一个袁隆平式的英雄人物,在光伏发电和储能技术作出突破性成果,让中国人在转换、储存和应用太阳能方面再次取得世界领先地位。物理学告诉我们,能量决定一切,一个文明的高度很大程度上取决于它获得和掌控能源的技术水平。中国已经在光伏攻坚战的第一阶段中取得了决定性胜利,衷心希望中国能在光伏的储能和联网的技术上取得革命性的突破。
谨以此文作为我在2017年的新年许愿吧。
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