以开放的方式比较太阳能与传统发电

这是关于能源颠覆的两部分系列文章的第二篇，能源颠覆可能会促成开放组织项目。在第一部分中，基于 Tony Seba 的著作 《能源和交通的清洁颠覆》，我讨论了电动汽车对内燃机 (ICE) 汽车的颠覆性使用、自动驾驶汽车对人工驾驶汽车的颠覆性使用，以及太阳能发电对核能发电的颠覆性使用。

在这第二部分中，我将讨论可能引入更多颠覆的其他潜在项目，特别是太阳能发电对其他能源的替代使用。太阳能发电相对于其他主要发电方法具有优势，包括

• 石油
• 天然气（含甲烷）
• 生物燃料
• 煤炭

最后，另一个颠覆领域是管理分布式发电（小型且简单）以取代传统的公用事业。

将太阳能的发电潜力与上述每种技术进行更详细的比较是有用的。

太阳能发电与石油发电的比较

正如本系列文章的第一部分中提到的，太阳能发电成本正在迅速下降。这些创新为替代化石燃料来源提供了机会。由于多种因素，预计成本将继续下降，包括

1. 使用量增加和快速学习曲线。
2. 适用于多种设备的实际应用。
3. 可以转售给其他方的能力。

与石油相比，从 1970 年到 2014 年，太阳能成本提高了 5,355 倍。此外，对于新建电厂，在太阳能发电的平准化成本 (LCOE) 方面，太阳能已经比石油发电厂的电力便宜。即使是沙特阿拉伯也在建设太阳能发电厂，因为它可能需要其石油产量的 30% 用于海水淡化厂。海水淡化使用太阳能更便宜。沙特阿拉伯知道太阳能是未来，石油是过去。

自然资源也是石油发电需要考虑的因素。石油供应是能源依赖型国家的地缘政治担忧，正如乌克兰战争每天所见。太阳能无处不在，没有这种担忧。石油发电用水量是天然气的四倍，是太阳能发电厂的 10,000 倍。

随着即将到来的电动汽车、自动驾驶汽车、太阳能电网和个人生产，石油作为一种能源在未来几年将不具有竞争力。在许多国家，石油（和煤炭）都受到政府补贴。如果这些补贴停止，石油将更加不具有竞争力。在许多地区，太阳能发电比柴油发电便宜，并且在供暖和照明方面比煤油便宜。

即使是存储也是一个考虑因素。电池储能比运行柴油备用发电机更便宜，并且太阳能成本还在进一步下降。太阳盐储能比大规模石油发电更经济。

太阳能发电与天然气（含甲烷）发电的比较

如上所述，太阳能发电成本正在迅速下降，并且预计将继续下降。随着使用量的增加和快速的学习曲线，太阳能可以用于许多设备并且可以转售。

太阳能发电与天然气相比如何？与天然气相比，从 1970 年到 2014 年，太阳能成本提高了 2,275 倍。对于新建电厂，在太阳能发电的平准化成本 (LCOE) 方面，太阳能已经比天然气发电厂的电力便宜。天然气批发价格可能很低，但配送成本很高，导致零售价格很高。天然气难以长距离运输或出口，因为它必须转化为压缩或液化形式。然后在目的地必须进行解压缩或非液化处理。

考虑到水力压裂开采和管道泄漏对空气、水和土壤造成的环境成本，太阳能要便宜得多。在欧洲，太阳能已经更实惠，投资者正在注销他们的投资。水力压裂（压裂）使用大量水，这对邻近环境造成了影响。天然气非常危险，会泄漏到土壤、水和大气中。大多数管道泄漏都对公众隐瞒。

除了成本之外，压裂在一个天然气井中消耗大约两到四百万加仑的水。这比太阳能用水量多 10,000 倍。随着未来水资源压力的加大，不建议长期使用压裂技术。以下是第二个支持 Seba 观点的参考资料。“水力压裂如何成为美国的钱坑。” 这是另一个来源，“美国应该禁止水力压裂吗？”

天然气声称其产生的温室气体是煤炭的一半，比尔·盖茨讨厌煤炭，因为甲烷（天然气的主要成分）作为温室气体比二氧化碳严重 72 倍。他的目标是实现零排放，天然气无法实现这一目标。太阳能和风能为零排放。天然气生产只是应对气候变化的非常短期的解决方案。

从住宅的角度来看，凭借经济实惠的融资，在房屋屋顶（甚至商店和商业建筑）安装太阳能电池板，天然气市场应该会萎缩，变得过时且不具竞争力。如今，公司可以使用 Google Earth 从办公室设计任何房屋屋顶上的太阳能电池板布置，并轻松给出报价。随着工艺的改进，设计和安装成本正在下降。

除了上述之外，现在还有太阳能即服务，电力用户无需购买太阳能电池板。一家名为 SunEdison 的公司提供在 20 年合同中为其客户屋顶上的太阳能电池板提供融资、安装、拥有和维护服务。客户可以用现金购买此解决方案、赊购或租赁。

一些社区正在组建太阳能电力合作社，为目标社区提供电力。这可以进一步降低电力成本，使天然气更不具竞争力。想象一下，完全为了社区发电、居民面板安装、维护和电力分配而组建的开放组织社区。一些网络公司现在正在创建这些社区。

太阳能发电与生物燃料发电的比较

生物燃料价格尚未下降，但如上所述，太阳能发电成本持续下降。

资源利用是生物燃料的一个主要问题。生产生物燃料需要大量的水，进一步加剧了全球水资源供应的压力。目前，全球 15% 的水资源供应用于能源生产。生物燃料是用水量最大的能源之一，而太阳能是用水量最少的能源之一。生产一加仑生物柴油的豆类生产需要 13,676 加仑的水 (WaterFootprint)。生物燃料的用水量比太阳能多惊人的 178 万倍。随着全球水资源短缺的到来，生物燃料生产简直是疯狂的。生产还需要大量的土地、杀虫剂和肥料。

乙醇在巴西是一种流行的燃料，但政府对其进行大量补贴以支持甘蔗产业，而不是因为它经济，而是为了国家安全。随着太阳能技术的普及，巴西人应该放弃乙醇动力汽车，并保持国家的安全。在能源生产方面，太阳能电池板的效率是甘蔗制乙醇的 123 倍。与其他生物燃料相比，太阳能的效率可能高达 550 倍。

太阳能发电与煤炭发电的比较

煤炭成本没有下降，但太阳能发电继续变得更加经济。Seba 写道，“2013 年 2 月 1 日，埃尔帕索电力公司同意以 5.79 美分/千瓦时的价格从 First Solar 的 50 兆瓦 Macho Springs 项目购买电力。这不到典型的新建煤电厂 12.8 美分/千瓦时的一半。” 这种颠覆将持续到 2030 年。

甚至中国也加入了太阳能的行列。2013 年中国太阳能装机量增加了两倍。

正如其他发电来源所指出的那样，资源管理至关重要。煤炭发电用水量是天然气的两倍，是太阳能的 10,000 倍。中国的水资源要么正在枯竭，要么正在受到污染。

煤炭也是主要的空气污染物，与汽油、柴油和木材一样。《柳叶刀》报道，中国有 120 万人因空气质量差而过早死亡。考虑到医疗费用和工作损失，煤炭并不便宜。印度也是如此，每年有多达 600 万人死亡。

大多数工业化国家的煤炭企业正在淘汰旧的燃煤电厂，转而使用天然气或风能。这并不是因为它们污染严重，而是与其他许多能源相比，它们不经济。但 监管俘获 使煤炭在世界某些地区得以继续发展。煤炭行业正在得到这些政府的支持，但并没有帮助他们的人民。它占世界总发电量的 40%-50%。2010 年中国占 46%，主要是由于补贴。应该对中国和世界其他地区施加更多压力，要求他们撤资煤炭。

分布式电力（小型且简单）与传统大型公用事业的比较

政府保护传统发电的主要原因之一是国家主权。能源依赖型国家必须维持其本地能源生产。但阳光和风几乎无处不在。因此，所有国家都可以通过可再生能源来加强其主权。

应该探索自行发电太阳能而不是从任何化石燃料公用事业公司购买电力。根据 Seba 的说法，集中式发电比分布式发电（2014 年）具有 7 美分/千瓦时的成本劣势，随着太阳能发电成本的持续下降，这种劣势已经扩大。仅考虑这一因素，建立一个开放组织社区来从事这项工作将是非常有成效的。

在加利福尼亚州购买电力用于灌溉时，农业部门从太平洋瓦电公司 (PG&E) 支付的费用是现场太阳能/风力发电的十倍。最好转向太阳能或风能，根据 Seba 的说法，这正是那里的农民正在做的事情。

这种好处对于许多商业企业也是如此。沃尔玛和宜家正在转向“大型盒子”太阳能屋顶，以大幅降低其电力成本。他们甚至可能开始向其社区客户出售电力。

房地产开发商正在转向提供免费电力，作为其社区开发产品的一部分。特斯拉现在正在进入家用发电领域，以补充电动汽车。家可以成为汽车的加油站。

也要考虑农村分布式电力。这个想法不在 Seba 的书中，但如果阳光照射不多，水力 和 风力 可以使农村社区实现电力自给自足。如果不行，那么在更远的将来，小型模块化核反应堆 (SMR) 可能是秘诀。所有这些能源都正在变得可行。

发展中国家的家庭电力也在转向太阳能/水力资源。如果有流动的水，就可以发电。研究一下 Sumino Seisakusho Ltd 的“超小型水力发电机”等产品。

如果发展中国家农村地区没有流动的水但风很大，那么紧凑型个人风力涡轮机怎么样？观看 Halcium Group LLC 的这段视频，“这会是“世界上最安全、最强大的风力涡轮机”吗？”

总结

在考虑太阳能和风能成本下降时，Seba 并不孤单。请观看 AsapScience 的这份演示文稿。

太阳能比石油、天然气、生物燃料和煤炭等其他发电方法具有优势。对水等资源利用日益增长的担忧也使太阳能比以往任何时候都更具吸引力。并且在国家、地区、社区甚至个人层面，都有充分的论据支持能源独立。在这些讨论中，太阳能肯定有一席之地。

凭借以上所有优势，似乎任何人都可以围绕关于太阳能或风能的开放组织社区项目激发热情。