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漢能助波音打造平流層太陽能無人機,中國“智造”深入全球
今年前三季度,我國能源供需延續穩定態勢,能源消費結構繼續優化,節能降耗扎實推進。這樣的現狀,與能源改革分不開。從經濟高速發展到高質量發展,十九大明確中國要告別高資源消耗或是高污染排放的發展方式,更注重可持續發展。
為實現這一目標,從政府到社會企業都投入了很多力量去改善。對于能源改革中最“難啃”的電力體制,所做的工作則是,把能關的用煤發電的火電廠基本上都關了,而剩下的較大規模的火電廠,在原材料使用及排放上做最大優化,同時大力推進使用清潔能源。在清潔型能源中太陽能占了重要地位。而經過多年的技術研發與應用的積累,中國的太陽能發電制造現已深入到全球產業鏈中。

最近,據美國專業媒體Aviation Week & Space Technology報道,采用漢能阿爾塔(Alta Devices)的柔性砷化鎵薄膜電池,波音公司旗下極光飛行科學公司(Aurora)有了更厲害的操作。他們設計了一架翼展243英尺(74米)的太陽能無人機“奧德修斯”(Odysseus)。
奧德修斯僅靠太陽提供動力就能有效地無限飛行,擁有當今持久性太陽能航空中最大的有效載荷能力。測試完成后,飛機將在2019年2月下旬運往波多黎各開始飛行測試。據了解,第二架類似的飛機正在建造中,第三架也開始啟動。
飛行高度及續航能力是技術突破焦點
從漢能薄膜發電集團(0566.HK,以下簡稱“漢能薄膜”)方面了解到,2015年,漢能薄膜全資并購了位于美國加州的阿爾塔設備公司(Alta Devices),后者成為漢能旗下子公司。多年來,Alta Devices專注于用薄膜太陽能技術為自治系統提供運行所需的電能。并始終是保持著單結砷化鎵電池轉換效率的世界紀錄。
近日,據世界三大再生能源研究機構之一的德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)認證,Alta Devices砷化鎵薄膜單結電池轉換效率達到29.1%,這也是繼今年6月創造28.9%后一年中第二次被刷新。
此次,太陽能無人機“奧德修斯”,運用的Alta Devices柔性砷化鎵薄膜電池,其技術是一種面向未來的薄膜太陽能技術。在相同面積下,它產生的效能可以達到普通柔性太陽能電池的2到3倍,是目前全球轉換率最高的薄膜太陽能技術。

極光首席技術官和無人駕駛飛機系統副總裁湯姆·克蘭西(Tom Clancy)表示,“把太陽能電池集成到飛機的結構中,提供了相對較高的功率重量比。飛機在機翼上表面、尾翼邊緣和垂直尾翼都覆蓋了太陽能電池。漢能阿爾塔提供的砷化鎵柔性電池陣列與復合表面板進行了整體固化以減輕重量,提高耐久性。”
當太陽能用在無人機上,其續航能力引人注目。現在世界上通用的高空長航時無人機,大部分均采用活塞或渦軸等吸氣式發動機。采用這些常規動力的長航時無人機一遇高空空氣稀薄,發動機功率會大幅降低,油耗增高,因此,現有常規動力飛機的飛行高度和續航能力很難進一步提高。
而以太陽光能作為能源的無人機可以彌補這些不足,飛得更高更遠。白天,太陽能無人機依靠太陽電池的光電轉換效應,為動力系統、航空電子設備及任務載荷提供能量,同時將多余的能量儲存在蓄電池中。夜晚,它再通過蓄電池的電能持續飛行。如果太陽能無人機每天白天存儲的能量可以滿足夜晚飛行的需要,就能夠實現不間斷的持續飛行,若不考慮其部件的壽命,理論上可以“永久飛行”。和傳統以化學燃料為能源的飛機相比,太陽能無人機還有不污染大氣的優勢,是真正的綠色環保飛行器。

薄膜太陽能帶來更多新可能
在技術路線上的成績,這并不是漢能薄膜的首次突破。至目前為止,涵蓋銅銦鎵硒(GIGS)和砷化鎵(GaAs)兩條主流技術路線,漢能薄膜在太陽能領域已保持著四項世界紀錄。其光電轉換效率達到25.1%,子公司Solibro制造的玻璃基大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜組件轉換率達到18.72%;子公司MiaSole依靠濺射法制造的柔性銅銦鎵硒薄膜組件,轉換率達到19.4%,均為目前全球最高水平。



目前,漢能薄膜的技術研發基地和產品研發中心遍布美國、瑞典、德國、中國北京、中國成都等地,擁有2000多名研發人員。截止11月26日,漢能全球累計專利申請超過8600件,累計授權專利1880件。
漢能薄膜率先提出了“移動能源”的概念。經過這幾年的技術積淀,漢能薄膜搭建了柔性薄膜太陽能產品的完整技術路線體系。除了在移動能源的創新與布局,如漢包、漢傘、無人機,及新能源汽車等,其在建筑上的產品技術也一直處于業內領先。
國家住建部數據顯示,中國的建筑能耗約占全社會總能耗的30%。廣義的建筑能耗包括從建筑材料制造、建筑施工,到人們日常在建筑中的采暖、空調和照明等。從“耗能城市”向“節能城市”轉變,漢能薄膜也不遺余力的發揮著自己的技術優勢。

如漢能薄膜明星產品——漢瓦,作為一款建材,其安全性能較比傳統屋面瓦全面提升,具有更優異的隔熱、保溫、防火、防滲水、抗冰雹等性能。此外,漢瓦的大規模推廣應用將產生巨大的社會效益。安裝一片漢瓦,就相當于在地球上多種了一棵樹。現在我國市場每年銷售的10億平米瓦片,如果全部換成漢瓦,那么每年的潛在裝機容量可以達到100GW,減排大約1億噸,相當于多種了40億棵樹。
另一款建筑產品——漢墻,芯片轉換率21%,領先行業至少3到5年。漢墻將薄膜太陽能芯片與玻璃幕墻合二為一,兼具高效發電性能和高等級安全性能。以安裝1000平米漢墻為例,日發電量可達到326度,一年的發電量可達11.89萬度。假設全國30億平方米的幕墻全部采用發電墻系統,一年的發電量就可達到2448億度,相當于2.5座三峽電站。
從無人機到新能源汽車,從可穿戴到建筑發電產品,在薄膜太陽能技術為主引擎的驅動下,在研發、裝備制造、組件生產及多樣化市場應用的完整產業鏈孵化下,世界能源格局正在改變,移動能源時代正在開啟。新能源技術也正助力新動能的發展。





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