為什麼我們不單獨使用太陽能電力? - 亞力山卓．喬治．查拉朗畢德

觀看完整課程: http://ed.ted.com/lessons/why-aren-t-we-only-using-solar-power-alexandros-george-charalambides

太陽能比我們現有的火力發電廠便宜並且更永續，為什麼我們不換過去呢? 真正的罪人是雲層，他讓太陽能電廠十分不好控制。亞力山卓．喬治．查拉朗畢德解釋太陽能塔與太陽能板如何發電以及科學家們如何努力創造一個就算是被雲層覆蓋也能發揮功能的系統。

由亞力山卓．喬治．查拉朗畢德授課，由埃思與桑動畫公司製作動畫。

我們有非常充分的理由

完全的使用太陽能。

從各方面來看它比較便宜，

並且毫無疑問的，

比起其它我們所依賴的
傳統發電廠，例如煤炭，

更加永續發展，

因為煤炭終究會耗盡。

那麼為何我們不以太陽能

取代這些傳統的發電廠呢?

因為其中一個原因

使得太陽能非常不好預測:

那就是雲的遮擋。

當太陽光朝著照射地球時，

有些會被地球的大氣層所吸收，

有些會反射回到外太空，

而剩下的才會照射到地球表面。

那些沒有被反射回的

稱做直射。

而那些因為雲層而偏射的

則稱作散射。

那些直接被表面反射的太陽光，

例如旁邊的高樓大廈，

沒能到達太陽能系統的

稱做反射。

然而在我們能夠觀測雲層如何影響

太陽光及電力的產生之前，

我們來看看太陽能系統的工作原理。

首先，我們需要有太陽能塔。

這個高塔

是由一個很大的，豎滿了
很多鏡子的空地所圍繞

用來追蹤太陽的軌跡及焦點

並且直接照射到塔上固定的一點，

就有點像是一個非常熱切的海灘迷一般

這些光線會產生熱，

而產生的熱是非常巨大足以使水沸騰

並且產生水蒸氣來推動傳統的渦輪機，

而發電。

當我們說太陽能系統時，

我們通常是指光伏電池，

或是太陽能面板，

這些也是非常普遍的

太陽能系統發電系統。

在太陽能板裡，

從太陽光而來的光子打到面板表面，

釋放出電子

並且產生電流流動。

太陽能板可以接受全部的輻射來源，

而太陽能塔只能接受直射，

這就是為什麼雲層變得如此重要

因為會非常依賴它們的種類及地點

與太陽之間的關係，

它們可以直接增加或減少

電量的產生。

例如，只要有少量的積雲

擋在太陽前方就會減少太陽塔中

電量的產生甚至幾乎為零

因為它非常倚賴直接照射的光線。

太陽能板方面，這些雲層也會

減少能量的輸出沒錯，

只不過沒有這麼多

因為太陽能板可以接收各類型的輻射。

然而，全部都需看雲層實際的位置而定。

由於反射，

或是稱做米氏散射的特殊現象，

太陽光其實可以在雲層前端聚焦

產生多於50%的太陽輻射增加量

到太陽能板上。

如果沒有考慮這些潛在的增加，

可能會損壞太陽能板。

這有什麼重要呢?

我想你應該不希望，
因為雲層通過頂樓的太陽能板

使這堂課就這麼結束了。

在太陽塔中，有一個大缸子的熔鹽或油

可以用來儲存多餘的熱能

在需要的時候使用，

所以這就是他們如何處理這個問題：

利用照度的起伏不定，

來調整發電量

但在太陽能板這方面，

目前沒有任何可行的方法

來儲存多餘的能量。

這就是為何傳統發電廠存在

因為可以補足任何

太陽能電廠的浮動，

傳統發電多餘的電量來源

必須保持隨時可以供給的狀態。

但是𤔡何這些傳統發電廠

不用來當做備用就好，

而人們卻倚賴他們

成為主要能量來源呢?

因為對在火力發電廠或核能發電廠

的員工而言，

依據目前天空有多少雲，

來調整應該輸出的電量，

是不可能的。

反應時間會太慢。

取而代之，為了補足這些浮動，

傳統發電廠多餘的電力

是必須隨時保持供應的。

天氣晴朗時，

多餘的電力或許浪費了，

但當陰天來臨，

這就是派上用場的時刻。

這就是我們現在依賴

一個能持續供給的能源。

就這個理由看來，

有很多的研究者對於
利用衛星雲圖或是拍攝天空的相機

來預測雲的動態和形成

非常有興趣，

因為可以最大化使用太陽能發電廠

並最小化能源的浪費。

如果我們可以完成這些，

你也就可以

純以太陽能所供的電，來享受這部影片

不論在任何天氣狀況下。

當然如果太陽很大，

你也可以到戶外

欣賞雲層。