當(dāng)時(shí)大多數(shù)太陽(yáng)能采用的是老式的晶體硅板，自20世紀(jì)50年代以來(lái)一直存在。但是，人們希望(以及一些極大的投資)多結(jié)太陽(yáng)能電池，薄膜太陽(yáng)能電池板，有機(jī)和碳納米管電池，聚光太陽(yáng)能電池以及各種其他太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。

如今，太陽(yáng)能的增長(zhǎng)令人眼花繚亂的十年之后-在美國(guó)安裝的光伏發(fā)電超過(guò)10萬(wàn)千瓦，2017年，和美國(guó)五國(guó)現(xiàn)在產(chǎn)生太陽(yáng)能10%或更多的電 -大多數(shù)太陽(yáng)能應(yīng)用...老式的晶體硅電池板。

當(dāng)然，它們已經(jīng)變得更好了，但更重要的是，它們已經(jīng)變得便宜了 - 自2009年以來(lái)便宜了80%以上：

謝謝，奧巴馬。 維基媒體硅光伏市場(chǎng)比以往任何時(shí)候都占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地

最近，當(dāng)GTM Research(正在成為Wood MacKenzie的過(guò)程中)與我聯(lián)系時(shí)，關(guān)于剛剛進(jìn)入市場(chǎng)的新生太陽(yáng)能技術(shù)的一系列簡(jiǎn)短報(bào)告讓我想起了這一點(diǎn)。

我期待聽到關(guān)于奇特的新太陽(yáng)能電池 - 納米 - 這個(gè)，量子 - 那個(gè)。但這不是現(xiàn)在的太陽(yáng)能市場(chǎng)。

新技術(shù)不再是硅替代品，而是推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程，補(bǔ)充硅光伏，使面板能夠部署在新的地方(湖泊和水庫(kù)!)或降低維護(hù)成本(面板清潔機(jī)器人!)。

至少就目前而言，硅光伏已經(jīng)贏得了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。充滿希望的太陽(yáng)能市場(chǎng)是為了幫助它走得更遠(yuǎn)的技術(shù)。

關(guān)于硅光伏是否足夠遠(yuǎn)，存在一些爭(zhēng)議 - 它是否足以滿足美國(guó)為自己設(shè)定的雄心勃勃的長(zhǎng)期脫碳目標(biāo)。一些研究人員擔(dān)心它可能在早期達(dá)到穩(wěn)定而且不足。

但首先，讓我們來(lái)看看這些光伏支持技術(shù)中的一些。會(huì)有機(jī)器人。

太陽(yáng)能在水面上(天空中的火焰)

在一些不斷增長(zhǎng)的太陽(yáng)能市場(chǎng)中，特別是在東亞，土地正在成為一種制約因素 大部分平地用于農(nóng)業(yè)。城市內(nèi)外的土地人口密集。尋找太陽(yáng)能的空間只會(huì)變得更加困難。

一個(gè)解決方案：把它放在水上!光伏電池板可以安裝在漂浮在淡水湖泊和水庫(kù)上的浮筒上。

浮動(dòng)光伏有一些優(yōu)點(diǎn)：它可以在沒(méi)有傳統(tǒng)的場(chǎng)地準(zhǔn)備，打樁或圍欄和道路建設(shè)的情況下建造; 對(duì)“土地”的競(jìng)爭(zhēng)較少; 面板保持涼爽，提高效率; 浮動(dòng)系統(tǒng)通?？梢钥拷?fù)載建造。

Geumjeon浮動(dòng)太陽(yáng)能發(fā)電廠，在韓國(guó)。 Seaflex浮動(dòng)光伏自2007年以來(lái)一直存在，但成本下降意味著它剛剛開始在日本，中國(guó)和韓國(guó)等人口密度高，土地受限的市場(chǎng)起飛。2017年共安裝了100兆瓦的浮式光伏發(fā)電，在中國(guó)完成了40兆瓦的項(xiàng)目，并宣布了2019年在印度尼西亞建設(shè)的200兆瓦項(xiàng)目。

根據(jù)目前正在籌備的產(chǎn)品，GTM預(yù)計(jì)明年浮動(dòng)光伏將達(dá)到1.5吉瓦。

GTM隨著光伏發(fā)電的增長(zhǎng)，更多的市場(chǎng)將開始尋找土地受限，從而為浮動(dòng)光伏帶來(lái)更多機(jī)會(huì)。

真正打開浮動(dòng)光伏市場(chǎng)的將是海水光伏，即“海上太陽(yáng)能”，它可能位于海灣或海上，靠近風(fēng)力或石油平臺(tái)。目前，鹽水光伏產(chǎn)業(yè)只有少數(shù)創(chuàng)業(yè)公司和試點(diǎn)項(xiàng)目，但潛力可能足以吸引未來(lái)幾年的投資。

想象一下，例如，紐約港浮動(dòng)光伏系統(tǒng)的潛力：幾乎不受限制，只與航運(yùn)競(jìng)爭(zhēng)，并且坐在巨大的負(fù)載旁邊。多汁!

當(dāng)然，清潔太陽(yáng)能電池板的自動(dòng)機(jī)器人

對(duì)于太陽(yáng)能光伏電站的運(yùn)營(yíng)商而言，“污染” - 將風(fēng)吹到沙子上或?qū)⑸匙哟档矫姘迳?- 可能是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，導(dǎo)致高達(dá)0.3美元/千瓦時(shí)的能量損失。

但要清潔它們也不便宜。根據(jù)GTM的報(bào)告，大多數(shù)第三方模塊清洗公司每個(gè)面板的收費(fèi)約為0.25 美元，每次訪問(wèn)可能會(huì)增加數(shù)千美元。污染的效率損失與清潔成本相比是一種微妙的(并且極其特定地點(diǎn))平衡。

目前的洗滌選項(xiàng)是手動(dòng)(軟管，刮刀)，半自動(dòng)(機(jī)器人連續(xù)放置在每排的末端)，或完全自主(每行都有一個(gè)清潔機(jī)器人，它自己運(yùn)行)。一些自主解決方案是無(wú)水的。

完全自治的市場(chǎng)仍然很小 - 它占全球太陽(yáng)能市場(chǎng)的0.13%左右。一個(gè)大問(wèn)題：下雨。在降雨量低和污染嚴(yán)重的地區(qū)，清潔只是一個(gè)問(wèn)題。

GTM盡管如此，GTM認(rèn)為，如果機(jī)器人供應(yīng)商與模塊供應(yīng)商合作更多，成本下降得更多，并且一些大型現(xiàn)有企業(yè)進(jìn)入游戲，市場(chǎng)有很大的空間。預(yù)計(jì)機(jī)器人清洗PV的總量將從現(xiàn)在的1,905兆瓦增長(zhǎng)到2022年的6,103兆瓦。

太陽(yáng)能都在你的建筑物里

“建筑一體化光伏”(BIPV)被設(shè)計(jì)成材料，因此它是初始建筑(或大型改造)的一部分。從理論上講，它涵蓋了人們?cè)噲D將PV放入的各種材料，從窗戶到遮陽(yáng)篷再到混凝土本身，其中一些材料市場(chǎng)規(guī)模很小。但GTM主要關(guān)注太陽(yáng)能屋頂。

太陽(yáng)能屋頂使用太陽(yáng)能電池板作為帶狀皰疹，取代(而不是坐在頂部)傳統(tǒng)的屋頂。你可能還記得，埃隆馬斯克在2016年宣布特斯拉將進(jìn)入太陽(yáng)能屋頂時(shí)引起轟動(dòng)。(就像馬斯克生活中的許多事情一樣，這種情況并不順利。)

GTM報(bào)告(尚未在線發(fā)布)對(duì)太陽(yáng)能屋頂市場(chǎng)持懷疑態(tài)度。

它承認(rèn)這些優(yōu)勢(shì)是巨大的。“這是一個(gè)相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題，住宅光伏的許多潛在客戶不喜歡它看起來(lái)如何，”GTM高級(jí)分析師和報(bào)告的主要作者Ben Gallagher告訴我。太陽(yáng)能瓷磚提高了美感。

減少太陽(yáng)能的前期“ 軟成本 ” - 客戶獲取，選址，工程，許可等等也是有利的。理論上，太陽(yáng)能屋頂通過(guò)滑入已建成的施工過(guò)程避免了大部分。它需要較少的專業(yè)人工和較少的安裝工時(shí)。

GTM計(jì)算，“總可尋址市場(chǎng)”包括14個(gè)州，總計(jì)15.49吉瓦。“在幾乎所有這些州中，僅用于重新屋頂(或僅用于新屋頂)的需求超過(guò)了當(dāng)前的光伏需求。

安裝了特斯拉的太陽(yáng)能屋頂瓦片。 特斯拉但它從未起飛過(guò)。“從2010年到2017年，”GTM報(bào)道，“BIPV從未占到年度住宅屋頂裝置的1%以上。”

有什么問(wèn)題?回到主題：“標(biāo)準(zhǔn)”屋頂太陽(yáng)能的價(jià)格已經(jīng)變得如此便宜，以至于BIPV難以立足。大約13家嘗試過(guò)的公司要么已經(jīng)退出市場(chǎng)，要么已經(jīng)退出市場(chǎng)。

而且，雖然它承認(rèn)太陽(yáng)能屋頂市場(chǎng)存在巨大的不確定性，但GTM預(yù)計(jì)不會(huì)很快出現(xiàn)任何巨大的飛躍。兩件事將刺激市場(chǎng)：特斯拉可靠地生產(chǎn)太陽(yáng)能屋頂和加利福尼亞州的新任務(wù)，所有新家庭都安裝太陽(yáng)能。但即使有這些提升，BIPV仍將不到住宅屋頂市場(chǎng)的1%。(GTM還運(yùn)行一個(gè)高端案例，市場(chǎng)迎頭趕上，大廠商進(jìn)入市場(chǎng)，BIPV達(dá)到5%。)

其他一些支持PV的技術(shù)(更多機(jī)器人!)

除了上述內(nèi)容之外，還有一些在硅光伏生態(tài)系統(tǒng)中不斷增長(zhǎng)的新興市場(chǎng)：

無(wú)人機(jī)： GTM即將發(fā)布一份關(guān)于無(wú)人機(jī)無(wú)人機(jī)(飛機(jī)機(jī)器人)的報(bào)告，該無(wú)人機(jī)可以監(jiān)控光伏電站，識(shí)別新生問(wèn)題并幫助進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。

智能逆變器：另一份即將發(fā)布的報(bào)告著眼于逆變器的最新進(jìn)展，控制模塊上PV的小部件和字符串(即面板串)級(jí)別。Gallagher告訴我，他們?cè)絹?lái)越聰明，“來(lái)自字符串級(jí)別的數(shù)據(jù)越來(lái)越精細(xì)”。這將繼續(xù)改善光伏電站的性能(并降低價(jià)格)。

雙面板： Gallagher告訴我要注意兩側(cè)帶有PV的面板，它可以捕捉從地面反射的陽(yáng)光，提高整體效率，據(jù)制造商說(shuō)，高達(dá)30%。

棱鏡太陽(yáng)能的雙面太陽(yáng)能光伏。 棱鏡太陽(yáng)能您將注意到，除了BIPV(一些太陽(yáng)能屋頂板使用薄膜PV)之外，上述所有技術(shù)都致力于降低成本或促進(jìn)硅PV的部署。

這就是我們現(xiàn)在所能期待的一切嗎?細(xì)胞級(jí)太陽(yáng)能競(jìng)賽結(jié)束了嗎?

太陽(yáng)能組件技術(shù)的未來(lái)是......陰天

“至少在短期內(nèi)，”加拉格爾說(shuō)，“硅基光伏替代品的市場(chǎng)并不存在。但是看起來(lái)更遠(yuǎn)，很難說(shuō)。“

目前，美國(guó)消費(fèi)者的住房太陽(yáng)能光伏支付費(fèi)用幾乎是其國(guó)際同行的兩倍，這主要是因?yàn)檐洺杀?。Gallagher說(shuō)，未來(lái)幾年，太陽(yáng)能電池板和逆變器將變得如此便宜，絕大多數(shù)太陽(yáng)能成本將成為軟成本。“目前標(biāo)準(zhǔn)光伏組件的全球現(xiàn)貨價(jià)格約為每瓦0.32美元，”Gallagher說(shuō)，“在未來(lái)五年內(nèi)，我們預(yù)計(jì)它將接近每瓦0.18美元至0.19美元。”

這意味著，在短期內(nèi)，新太陽(yáng)能產(chǎn)品最強(qiáng)勁的市場(chǎng)將用于降低硅光伏軟成本的技術(shù)和技術(shù)。

“我不知道我們現(xiàn)在是否一定需要鈣鈦礦或量子點(diǎn)或'顛覆性技術(shù)'，”加拉格爾說(shuō)。“我們需要專注于部署：使部署更容易，降低生命周期成本，降低資本成本。這些是光伏產(chǎn)業(yè)最重要的事情。“

至少在未來(lái)五到十年內(nèi)，對(duì)硅光伏替代品的投資將會(huì)有一段艱難時(shí)期。

鈣鈦礦研究。 丹尼斯施羅德/ NREL但這是市場(chǎng)的觀點(diǎn)。還有更廣泛的公共政策觀點(diǎn)。

雖然這個(gè)問(wèn)題仍然存在爭(zhēng)議，但許多研究人員警告說(shuō)，PV可能會(huì)走向高原 - 發(fā)展的“S曲線”的頂端 - 遠(yuǎn)在它達(dá)到深度脫碳情景所設(shè)想的滲透之前。

擔(dān)心的重點(diǎn)是太陽(yáng)能“價(jià)值通縮”。太陽(yáng)能的每一個(gè)新的增量使得太陽(yáng)能的所有其他增量值都少一些，因?yàn)樗刑?yáng)能同時(shí)產(chǎn)生能量，當(dāng)太陽(yáng)出來(lái)時(shí)，所有太陽(yáng)能與其他所有太陽(yáng)能競(jìng)爭(zhēng)太陽(yáng)能。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，降低太陽(yáng)能成本必須追逐一個(gè)后退目標(biāo)。太陽(yáng)能必須比它失去價(jià)值更快便宜。

能量存儲(chǔ)可以在一定程度上抵消這個(gè)問(wèn)題，但是沒(méi)有任何存儲(chǔ)技術(shù)能夠做到這一點(diǎn)。他們警告說(shuō)，長(zhǎng)期保持太陽(yáng)能競(jìng)爭(zhēng)力的唯一方法是通過(guò)新的商業(yè)模式和集約化創(chuàng)新，包括太陽(yáng)能核心的化學(xué)和細(xì)胞。(能源研究員瓦倫·西瓦拉姆(Varun Sivaram)在他最近出版的“太陽(yáng)馴服”(Taming the Sun)一書中總結(jié)了這一論點(diǎn)。)

不是每個(gè)人都購(gòu)買更廣泛的論點(diǎn)，但無(wú)論你是否購(gòu)買，a)改革市場(chǎng)似乎顯然是值得的，因此它們更好地反映了太陽(yáng)能的時(shí)間和地點(diǎn)依賴價(jià)值，為打擊價(jià)值通縮提供了必要的激勵(lì); b)大幅提高聯(lián)邦在能源研究和創(chuàng)新方面的支出水平。

(幾十年來(lái)，人們一直在爭(zhēng)論更多的聯(lián)邦能源研究資金和更好的研究政策。盡管有各種好的論點(diǎn)，但資金仍然非常低，特朗普政府正在努力進(jìn)一步削減它。盡管如此，它們?nèi)匀皇呛芎玫恼擖c(diǎn)。研究很好! )

坐下來(lái)認(rèn)為太陽(yáng)能已經(jīng)完成是不明智的，硅就是它，它已經(jīng)全部結(jié)束，但軟成本。如果僅僅因?yàn)槊撎际且豁?xiàng)如此重要的工作，那么值得擁有一套多樣化的工具來(lái)防范突發(fā)事件。

玻璃管曾經(jīng)被Solyndra使用過(guò)，現(xiàn)在用于加州大學(xué)伯克利分校植物園的藝術(shù)裝置。這里有一個(gè)隱喻。 Justin Sullivan / Getty Images“其他太陽(yáng)能組件技術(shù)會(huì)有一些空間”，加拉格爾說(shuō)，“我不知道什么時(shí)候或者看起來(lái)會(huì)是什么樣子。”這或多或少都是專家知識(shí)的狀態(tài)。

所以我們應(yīng)該對(duì)沖我們的賭注并繼續(xù)開發(fā)替代太陽(yáng)能技術(shù)，只是因?yàn)槲覀儾恢缹?huì)發(fā)生什么或者我們最終可能需要什么。

但是仍然。值得暫時(shí)停下來(lái)了解硅PV在過(guò)去10年中的主導(dǎo)地位是如何快速增長(zhǎng)的。它跨越了太陽(yáng)能市場(chǎng)，一個(gè)霸主，隨之形成了輔助市場(chǎng)。而且它變得更便宜，更便宜。

十年前，沒(méi)人預(yù)料到這一點(diǎn)。我想知道未來(lái)10年我們未能預(yù)料到什么。