現場直擊:加州南部的Ivanpah集熱式太陽能發電廠/Bird

如果你在Las Vegas渡過了一個星期又操又累的行程,最後一天要離開前有幾個小時的空檔,你要幹嘛?去吃一頓傳說中的Las Vegas buffet?去賭場來幾手?身為一個專業又硬派的工程人員,我有一個不一樣的願望:我決定開 80 公里的車,到南邊的加州州界邊上,去看看傳說中的Ivanpah太陽能發電廠

太陽能發電廠就太陽能發電廠嘛,有什麼稀奇的? 台灣現在不是也開始到處有人在田裡裝太陽能板來發電嗎?

集熱式太陽能電廠

非也非也,Ivanpah Solar 是少見的集熱式太陽能 (CSP, concentrated solar power) 發電廠。CSP 發電廠利用大量的反射鏡將陽光集中到一個很小的區域,產生高熱,藉以推動蒸汽渦輪機或其他形式的熱機來發電。說穿了,其實就是個超大型的太陽能熱水器,只是它可以煮開非常非常大量的水,產生超多的蒸汽去推動跟火力發電廠或核能發電廠裡面一樣巨大的蒸汽渦輪機,來帶動發電機。

Ivanpah太陽能發電廠位於Las Vegas南方約七十公里的地方,在州界的邊上,位在加州境內。從Las Vegas開車過去的話,走I-15公路過去差不多要40分鐘。而且,我要從內華達州開車開到加州。

Ivanpah電廠周邊道路。

Ivanpah電廠周邊道路。

從Google地圖上看起來,那邊有一個編號291的Yates Well Rd.交流道,但下去之後只有幾條很細很細的路,而且Google街景只拍到下交流道為止,因此我也不知道車子能開到離它多近的地方。

在I-15 interstate上,離州界還有二十多英哩時,就可以看到遠方山頭有一個非常非常亮的點。

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它真的非常非常亮。現在是內華達州夏天的正中午,那個東西居然能在這樣的烈日之下看起來還這麼耀眼,它一定,真的,真的非常亮。

隨著車行越來越接近目的地,它的樣貌也越來越清楚,原來那個亮點就是接受所有鏡片反射陽光的集熱塔,難怪它這麼亮。

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Ivanpah太陽能發電廠總共有三座機組,總共佔地3500英畝,也就是每一座集熱塔差不多要接受來自一千英畝的地所反射來的太陽光,而且還集中在那麼小的一個區域,難怪看起來這麼亮。

昨天內華達州南部被一場暴風雨侵襲,而且雨勢驚人,I-15路邊還有積水,照映出集熱塔的倒影。

靠近一點

我從 Yates Well Rd.交流道下來。

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下來之後的路況還好,至少還有柏油,但是路的盡頭有一個T型叉路,兩邊轉過去之後就沒有柏油了。

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考慮我等一下還要趕飛機,而且租來的車只是台普通的小轎車,還是不要節外生枝,我就留在有鋪面的道路上就好了。

而且,重點是,這路的盡頭已經離發電廠好近好近了。看到叉路後面那些亮亮的東西了嗎?那就是CSP的反射鏡呀。CSP的反射鏡又叫做追日鏡,會追蹤太陽的位置,自動調整方向,把太陽光精確地反射到集熱塔,因此不同的時間看到的反射鏡,角度會不一樣。

這張照片看起來這麼糊的原因,並不是過度放大的關係,而是現場看起來就是這麼糊。這是個氣溫攝氏45度的正午,遠方的物體在地表空氣強烈的熱對流下,看起來都是這樣晃悠晃悠的。

讓我們近一點看它。集熱塔頂端真的看起來超亮的,數位相機的動態範圍完全無法表現出現場看起來的那種感覺。

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再拉近一點。

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因為集熱塔實在太亮了,數位相機的自動曝光系統讓整個背景嚴重曝光不足。記得嗎?這可是日中當中的內華達州,但遠方的山看起來就像黑夜一樣。

塔頂有一縷蒸汽緩緩冒出,可能是個洩壓閥之類的。

Ivanpah電廠的效能

關於Ivanpah太陽能發電廠的效能,在媒體上有一些資料。當地的日照大概是7.4KWh/平方公尺/天 。一組追日鏡有兩組鏡片,總面積大概是14平方公尺,整個電廠有173,500組追日鏡,因此總集光面積就是14*173500=2,429,000平方公尺。根據前面的日照功率計算,每天的總能量是7.4*2429000=17,974,600KWh。但這僅是集熱塔所能收到的理想日照功率,而實際上機組的熱效率、可用日照時間、發電效率等變因都沒有明確的官方數字。

Ivanpah電廠的設計輸出功率是390MW左右,其實不算是很大的電廠,台灣大部分的發電廠都比這個大上好多倍;而且Ivanpah電廠沒辦法24小時運轉,可用時間遠比火力或核能發電廠要短,因此有效發電量會更低。

該廠在2014年一整年的總發電量是419,085MWh,而到了2015年則大幅增加到652,375MWh,顯然電廠還有很多可以調校的空間。不過這個計劃當初投資時,宣稱的年發電量是940,000MWh,因此即使到了2015年,仍然只達成原訂目標的70%左右。

Ivanpah電廠的總投資是22億美元,最大股東是投資三億美元的NRG Energy電力公司,Google投資1.68億美元則佔第二,除此之外,還有來自美國能源部的16億美元擔保貸款。因此如果它經營不下去的話,美國能源部會是最大的冤大頭;不過因為太陽能電池的效率持續改善,Google認為集熱式的太陽能電廠也許不是最好的解決方法,因此已經宣布不會再加碼投資集熱式太陽能技術了。

Ivanpah電廠有個有趣的特性:每天早上太陽升起,開始集光發電前,需要先燃燒天然氣「開機」,產生足夠的水蒸氣讓蒸汽渦輪機動起來,建立熱循環之後,才能利用收集陽光的熱能維持運轉。而它位在一個前不著村後不著院的沙漠中心地帶,運送天然氣到這裡以維持它每天能開機運轉,也是個蠻高的成本。

臨別

得回去坐飛機了,讓我們再多看它幾眼吧。近距離觀看這麼了不起的工程,其實相當令人感動。(是吧,跟賭城那些紙醉金迷的活動比起來,走這一趟有意思得多。)

前方是追日鏡,後面黑色的就是集熱塔下方的機組。

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熱氣流依舊讓遠方的東西看起來搖搖晃晃的。

離開前最後看它一眼,讓三座機組同時入鏡。

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