近年來,本地越來越多建築物在屋頂上鋪設一排排的太陽能板,形成一道“綠色”風景線。
相較于其他潔淨能源如風力或水力發電,以目前的技術和經濟效益來說,采用太陽能是新加坡最佳的選擇。
雖然靠近赤道陽光充沛,不過我國人稠地少,要騰出空間大規模安裝太陽能光伏系統采集太陽能,須有妥善規劃。我國的目標是在2030年達到2千兆峰瓦的太陽能裝機容量,主要的空間將來自屋頂、暫時空置的土地、蓄水池和海面。
新加坡也努力推動研發項目,希望在未來能把一些新穎的概念轉換爲實用空間。
雖然不像其他國家擁有大片土地或沙漠,但新加坡並未放棄推動潔淨能源轉型目標,我國的太陽能裝機容量在過去12年就增加超過千倍。按照目標,這個數字還會繼續攀升,只不過要到哪裏去找適用的空間安裝太陽能板,將是一項挑戰。
2008年我國的太陽能裝機容量只有0.4兆峰瓦(megawatt-peak,等于0.0004千兆峰瓦)。直到2013年才出現較大規模的裝置,當時烏魯班丹的吉寶西格斯新生水廠上,安裝了1兆峰瓦的太陽能光伏系統。
此後發展加速,截至去年,太陽能裝機容量達到427.6兆峰瓦(約等于0.428千兆峰瓦),比2008年多了超過千倍。
政府定下目標,要在2025年把裝機容量提升至1.5千兆峰瓦(gigawatt-peak),到2030年進一步推高至2千兆峰瓦,相當于我國到時總電力需求的3%。政府于2017年成立國家能源轉型署,隸屬于能源市場管理局,通過這個中樞機構規劃各公共部門的能源發展項目,包括組成“新加坡能源故事”的天然氣、太陽能、區域電網,以及低碳替代能源。
能源轉型署署長杜偉堅接受《聯合早報》訪問時說,能源是一個跨部門課題,該署以“全政府”的方針制定策略,再把要達成的目標分散給各部門去執行。
“以太陽能爲例,我們清楚哪些地方可以安裝太陽能系統,不同空間歸不同部門管轄,所以我們就請相關部門在所負責的領域推動太陽能計劃。”
除了確保善用所有可用的空間,他指出,能源轉型署也須考慮一些系統上的問題,比如當大量太陽能輸入電網時,怎麽維持電網穩定。
目前,本地大多數太陽能系統都安裝在屋頂上,包括組屋、政府大樓、學校和私人建築等,其次則是在蓄水池和海面。一些大型政府項目包括建屋發展局和經濟發展局領導的SolarNova計劃、公用事業局今年將在三個蓄水池完成共63兆峰瓦的太陽能板裝置。
目前裝機容量不到2025年目標三分之一
新加坡現在的太陽能裝機容量仍不到2025年目標的三分之一。對于接下來還能在哪裏擴充,杜偉堅說:“公共和私人建築的屋頂仍將是主要空間,剩余的1千兆峰瓦中,估計一半以上會來自屋頂上安裝的太陽能系統。”
位于兀蘭岸外的離岸浮動光伏系統今年3月竣工,他透露,未來也會有更多類似項目,浮動光伏系統會從內陸的蓄水池擴充至海上。
根據新加坡太陽能研究院去年公布的《更新版新加坡太陽能藍圖》,從技術層面而言,本地太陽能裝機容量有可能在2050年達到8.6兆峰瓦。
藍圖主筆、太陽能研究院副總裁雷拓博士(Thomas Reindl)認爲這並非遙不可及。他解釋,現有目標是在2030年達到2千兆峰瓦,之後還有20年時間可以利用各種創新科技助新加坡充分發揮潛能,包括到時可把舊系統更換成能量轉換效率更高的新系統。
太陽能板的價格也已大幅度降低,他說,相較于10年前,占據全球市場約95%的硅制太陽能板,價格跌了超過八成,而且生産成本可能很快會降至最低點。
“這得力于科技不斷創新,加上大量生産提升成本效益。單是去年,全球的裝機容量就達135千兆峰瓦,總容量現爲760千兆峰瓦。其他國家的需求激增,進而讓新加坡從較低價的太陽能板中受益。”
必須不斷研發新科技 解決土地稀缺問題
除了屋頂、蓄水池和海面,土地稀缺的新加坡唯有不斷探索和研發新科技,才可能在未來騰出更多空間裝置太陽能光伏系統。
其中一項科技就是利用建築外牆的空間。雖然我國10多年前已開始測試光伏建築一體化(Building Integrated Photovoltaic,簡稱BIPV)技術,不過有關科技至今仍未普及。
新加坡太陽能研究院副總裁雷拓博士受訪時解釋:“光伏建築一體化的設置成效沒那麽理想。因爲新加坡靠近赤道,中午日照最強的時候太陽位置過高,因此垂直外牆所得的太陽輻照度,平均只有屋頂的一半。”
以太陽能板取代一般建材
太陽輻照度(irradiance)指的是一個面積在某個時間內吸收的輻射能量。雷拓說,若爲了顧及外牆美觀而改變太陽能板的顔色,就會影響其能量轉換效率。標准太陽能板是深藍或黑色。
此外,要利用現有建築外牆,就須進行大規模改造。雷拓指出,比較理想的做法是在建造新建築外牆時,以太陽能板取代一般建材,雖然成本比較高,但是25年下來可以生産很多電力,兩者抵消後,最終成本將低于普通建材。
至于其他研發中的科技,國家能源轉型署署長杜偉堅透露,他們在研究怎麽把太陽能光伏系統與農業結合,在戶外農場上方設置太陽能板,但同時仍能讓足夠陽光照射在植物上。這個項目還處于起步階段。
《更新版新加坡太陽能藍圖》也提出其他可能,包括用太陽能板建成基礎設施如隔音板,或是爲公路加蓋,不過這些新穎的概念都還須經過大量研究。
本地最大太陽能供應商星生能源集團(Sunseap)受詢時指出,從商業可行性來說,目前在空地、屋頂和水面安裝太陽能系統較合適。一些創新的科技,包括以太陽能板制成有蓋走道或是馬路,這些還太昂貴。
私人領域貢獻過半
新加坡過去10多年在太陽能發展上取得的進展並非單靠公共領域牽頭,私人企業也扮演舉足輕重角色。事實上,本地去年超過半數的太陽能裝機容量來自私人領域。
根據新能源電網數據,截至去年,我國太陽能裝機容量爲427.6兆峰瓦,其中186.1兆峰瓦(43.5%)源自公共領域,其余241.5兆峰瓦(56.5%)來自私人領域。細看私人領域,93.8%屬于私人企業,其余6.2%則是私人住宅用戶。
杜偉堅受訪時說,國家能源轉型署通過裕廊集團和建設局等政府機構,與私人企業和房地産發展商接洽,向他們傳遞能源轉型的信息。
裕廊集團分別在2017年和2018年推出太陽能屋頂和太陽能土地計劃,預計到2030年能達成100兆峰瓦裝機容量的目標。
集團首席可持續發展總監曾榮耀受詢時說:“可持續發展對許多企業越來越重要,裕廊集團意識到這點,于是與他們合作在工業區裝置太陽能系統。”
他指出,一些企業可能擔心成本問題,集團因此鼓勵他們加入太陽能屋頂計劃。他們可以租用太陽能板,再以優惠價購回所生産的電力,或是租出屋頂換取收入。
投資者租商樓屋頂産電 再賣電給業主
除了更注重可持續發展,雷拓博士認爲,成本降低也是重要的考量因素,現在大型太陽能系統所生産的電力價格可低于每千瓦時1角錢。投資者因此願意租下商業大樓屋頂來産電,再以較低價賣回給業主,這樣雙方都能獲益。
自2017年開始,日本切割機器生産商山崎馬紮克新加坡(Yamazaki Mazak Singapore)免租讓太陽能發展商Cleantech Solar在工廠屋頂上裝置6120片、裝機容量達1.6兆峰瓦的太陽能板。
公司董事經理清水俊晴博士受詢時說,屋頂上的太陽能板可遮陽,降低冷氣工廠內的溫度,進而減少用電量。此外,公司也向Cleantech Solar購電,每月可省15%電費。他們計劃在未來增加購電量,以達到削減25%電費的目標。
個案:半獨立洋房安裝太陽能板 多余電力導入國家電網賺回扣
林謀丙夫婦10年前就想在住家屋頂上裝置太陽能光伏系統,不過當時覺得價格太高,而且這類科技還不普及,便不了了之。幾個月前,他們看到一封宣傳電郵後,決定實現多年來的想法。
今年初,林謀丙(60歲,商人)和妻子羅慧娴(58歲,家庭主婦)耗費約3萬元,通過勝科電力爲他們的半獨立式洋房安裝32片太陽能板,系統4月底啓用。
羅慧娴受訪時說:“疫情期間看到人們到超市掃貨,許多供應鏈受影響,這讓我們意識到很多看似隨手可得的資源都不是理所當然。”林謀丙補充:“新加坡物資多靠進口,遇到天災人禍時供應可能中斷,所以我們開始思考要怎麽在生活上自給自足。大家都很習慣扭開水喉就有幹淨食水,打開開關燈就亮起。”
此外,夫妻過去到外國旅遊時,看到用風力或太陽能發電,讓他們留下深刻印象。林家也會收集雨水來洗地、澆花,羅慧娴去年開始愛上園藝,在花園裏種植了成排的蔬菜和香料。
林家一個月用電量約1000千瓦時(kWh),太陽能光伏系統每月預計可制造1800千瓦時電力,多余的電力會導入國家電網,足夠爲兩個四房式組屋單位供電。林謀丙說,他們白天會使用太陽能發電,但因沒有儲電設備,所以晚上仍須靠電網供電。扣除電費後,每月能通過“賣電”賺取60元至80元回扣。他希望未來當能源儲存系統變得更普遍後價格會降低,到時能完全使用太陽能供電。