移动能源概念 汉能助波音打造平流层太阳能无人机

今年前三季度,我国能源供需延续稳定态势,能源消费结构继续优化,节能降耗扎实推进。这样的现状,与能源改革分不开。从经济高速发展到高质量发展,十九大明确中国要告别高资源消耗或是高污染排放的发展方式,更注重可持续发展。

汉能薄膜
汉能薄膜

为实现这一目标,从政府到社会企业都投入了很多力量去改善。对于能源改革中最“难啃”的电力体制,所做的工作则是,把能关的用煤发电的火电厂基本上都关了,而剩下的较大规模的火电厂,在原材料使用及排放上做最大优化,同时大力推进使用清洁能源。在清洁型能源中太阳能占了重要地位。而经过多年的技术研发与应用的积累,中国的太阳能发电制造现已深入到全球产业链中。

最近,据美国专业媒体AviationWeek&SpaceTechnology报道,采用汉能阿尔塔(AltaDevices)的柔性砷化镓薄膜电池,波音公司旗下极光飞行科学公司(Aurora)有了更厉害的操作。他们设计了一架翼展243英尺(74米)的太阳能无人机“奥德修斯”(Odysseus)。

奥德修斯仅靠太阳提供动力就能有效地无限飞行,拥有当今持久性太阳能航空中最大的有效载荷能力。测试完成后,飞机将在2019年2月下旬运往波多黎各开始飞行测试。据了解,第二架类似的飞机正在建造中,第三架也开始启动。

飞行高度及续航能力是技术突破焦点

从汉能薄膜发电集团(0566.HK,以下简称“汉能薄膜”)方面了解到,2015年,汉能薄膜全资并购了位于美国加州的阿尔塔设备公司(AltaDevices),后者成为汉能旗下子公司。多年来,AltaDevices专注于用薄膜太阳能技术为自治系统提供运行所需的电能。并始终是保持着单结砷化镓电池转换效率的世界纪录

近日,据世界三大再生能源研究机构之一的德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(FraunhoferISE)认证,AltaDevices砷化镓薄膜单结电池转换效率达到29.1%,这也是继今年6月创造28.9%后一年中第二次被刷新。

此次,太阳能无人机“奥德修斯”,运用的AltaDevices柔性砷化镓薄膜电池,其技术是一种面向未来的薄膜太阳能技术。在相同面积下,它产生的效能可以达到普通柔性太阳能电池的2到3倍,是目前全球转换率最高的薄膜太阳能技术。

极光首席技术官和无人驾驶飞机系统副总裁汤姆·克兰西(TomClancy)表示,“把太阳能电池集成到飞机的结构中,提供了相对较高的功率重量比。飞机在机翼上表面、尾翼边缘和垂直尾翼都覆盖了太阳能电池。汉能阿尔塔提供的砷化镓柔性电池阵列与复合表面板进行了整体固化以减轻重量,提高耐久性。”

当太阳能用在无人机上,其续航能力引人注目。现在世界上通用的高空长航时无人机,大部分均采用活塞或涡轴等吸气式发动机。采用这些常规动力的长航时无人机一遇高空空气稀薄,发动机功率会大幅降低,油耗增高,因此,现有常规动力飞机的飞行高度和续航能力很难进一步提高。

而以太阳光能作为能源的无人机可以弥补这些不足,飞得更高更远。白天,太阳能无人机依靠太阳电池的光电转换效应,为动力系统、航空电子设备及任务载荷提供能量,同时将多余的能量储存在蓄电池中。夜晚,它再通过蓄电池的电能持续飞行。如果太阳能无人机每天白天存储的能量可以满足夜晚飞行的需要,就能够实现不间断的持续飞行,若不考虑其部件的寿命,理论上可以“永久飞行”。和传统以化学燃料为能源的飞机相比,太阳能无人机还有不污染大气的优势,是真正的绿色环保飞行器。

“随着我们日益迈向自动化机械时代,能不间断获得能源的补充变得愈发重要。”Alta Devices首席营销官里克·卡普斯塔(Rich Kapusta)表示。他认为,随着自动化机械的趋势日益明显,人类将需要这样一种能量来源,它既可以不间断地产生电力,又几乎不会改变接收电力的物体形态。

薄膜太阳能带来更多新可能

在技术路线上的成绩,这并不是汉能薄膜的首次突破。至目前为止,涵盖铜铟镓硒(GIGS)和砷化镓(GaAs)两条主流技术路线,汉能薄膜在太阳能领域已保持着四项世界纪录。其光电转换效率达到25.1%,子公司Solibro制造的玻璃基大面积铜铟镓硒(CIGS)薄膜组件转换率达到18.72%;子公司MiaSole依靠溅射法制造的柔性铜铟镓硒薄膜组件,转换率达到19.4%,均为目前全球最高水平。

目前,汉能薄膜的技术研发基地和产品研发中心遍布美国、瑞典、德国、中国北京、中国成都等地,拥有2000多名研发人员。截止11月26日,汉能全球累计专利申请超过8600件,累计授权专利1880件。

汉能薄膜率先提出了“移动能源”的概念。经过这几年的技术积淀,汉能薄膜搭建了柔性薄膜太阳能产品的完整技术路线体系。除了在移动能源的创新与布局,如汉包、汉伞、无人机,及新能源汽车等,其在建筑上的产品技术也一直处于业内领先。

国家住建部数据显示,中国的建筑能耗约占全社会总能耗的30%。广义的建筑能耗包括从建筑材料制造、建筑施工,到人们日常在建筑中的采暖、空调和照明等。从“耗能城市”向“节能城市”转变,汉能薄膜也不遗余力的发挥着自己的技术优势。

如汉能薄膜明星产品——汉瓦,作为一款建材,其安全性能较比传统屋面瓦全面提升,具有更优异的隔热、保温、防火、防渗水、抗冰雹等性能。此外,汉瓦的大规模推广应用将产生巨大的社会效益。安装一片汉瓦,就相当于在地球上多种了一棵树。现在我国市场每年销售的10亿平米瓦片,如果全部换成汉瓦,那么每年的潜在装机容量可以达到100GW,减排大约1亿吨,相当于多种了40亿棵树。

另一款建筑产品——汉墙,芯片转换率21%,领先行业至少3到5年。汉墙将薄膜太阳能芯片与玻璃幕墙合二为一,兼具高效发电性能和高等级安全性能。以安装1000平米汉墙为例,日发电量可达到326度,一年的发电量可达11.89万度。假设全国30亿平方米的幕墙全部采用发电墙系统,一年的发电量就可达到2448亿度,相当于2.5座三峡电站

从无人机到新能源汽车,从可穿戴到建筑发电产品,在薄膜太阳能技术为主引擎的驱动下,在研发、装备制造、组件生产及多样化市场应用的完整产业链孵化下,世界能源格局正在改变,移动能源时代正在开启。新能源技术也正助力新动能的发展。