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Facebook无人机Aquila也让中国太阳能电池“领先一把”?

(2016-07-23 19:08:22)
分类: 科技

 

Facebook无人机Aquila也让中国太阳能电池“领先一把”?

Facebook721日宣布,其研制的太阳能无人机Aquila已于628日在亚利桑那州成功完成首次试飞。Facebook过去几年曾表示要研制无人机实现互联网接入计划,为全球无互联网接入地区提供互联网接入服务,而此次试飞的太阳能无人机Aqiula,则正是这一计划的核心。

 

在全球范围内,目前存在许多互联网的死角,即便从长期远景来看,这些地区也是绝无可能建设地面网络通信设备,为用户提供互联网服务的。鉴于此,Facebook和谷歌都提出了自己的互联网接入计划,谷歌的计划是使用热气球提供接入服务,热气球可在空中漂浮半年左右,承担网络信号传输接入职责,而Facebook的互联网接入计划,主角则是太阳能无人机,据悉Facebook的太阳能无人机Aquila可在空中不间断飞行三个月时间。

 

Aqiula在空中飞行不需要载重,本身重量仅为453公斤,翼展与波音737相仿,巡航速度120公里,功耗5000瓦。虽然功耗较低,但Aqiula自重并不轻,且需要在空中不间断飞行三个月左右,必须要有足够的电力动力保障,因此动力技术及系统将成为这款无人机最为核心的部分。能飞三个月的无人机,一定是太阳能电池驱动的,目前传统电池甚至汽油动力,都无法满足无人机如此长时间的巡航。有几个问题十分令人兴奋,Aquila用的是什么样的太阳能电池技术?是哪家提供的?

 

Facebook也提到了无人机电池面临的技术挑战,Aquila需要在时间较短的白天收集到足够的能量,这样才能支持无人机的夜间飞行,公司正在寻求全球技术资源不断推进高能量密度电池的提升极限。这番表态可解读为Facebook非常重视新电池技术的应用突破,使Aquila可以完成连续飞行三个月的设想。所以可以想象到的是,Facebook对太阳能电池供应商将精心选择,并提出苛刻的技术要求。

 

Facebook无人机Aquila也让中国太阳能电池“领先一把”?

不能不提的是去年炒的火热的瑞士“阳光动力2号”太阳能动力飞机,它的体型庞大,重量2.3,相当于一辆小汽车的重量。为保证足够的太阳能板面积,所以翼展达到了72,比波音747客机还要宽。在机翼上镶有17248片第一代单晶硅薄膜太阳能电池,太阳能转化为电能的效率为23%左右,这在现有的太阳能电池技术中水平已经算是高了。这些电池板每块仅厚135微米。为了满足昼夜飞行的需要,它的发动机吊舱中还安装了633公斤重的锂离子电池,以进行能量储备。这样,太阳能电池板所产生的电量,除了供其日间飞行外,还可以实现夜间飞行。

 

“阳光动力2号”太阳能动力成功飞行且影响力巨大,但虽然经过飞行后发现存在许多性能提升瓶颈,更重要的是引来无使用价值的质疑。网易航空认为,在太阳能电池转换效率实现量级突破之前,以太阳能为动力的飞机,只适合造无人机,不适合有人机。这是因为需要飞机造的足够大,才能保证机翼有足够的面积贴轻薄的太阳能电池板。由于光能-电能转化效率过低,造成飞机尺寸巨大,而承载能力有限。以正在环球飞行赚足眼球的“阳光动力2号”为例,翼展超过波音747,远超Facebook的“Aquila”无人机,却只能乘座一人,且无任何客机必须的客舱增压设备。加上太阳能飞机有长巡航时间的特性,动辄连续飞行几天,甚至数周数月不落地,所以对有人机不是必须的,甚至是没有意义的。而对于无人机,用作通讯或监视平台,则是必须的。所以“阳光动力二号”无实用价值只是环保噱头而已。

 

太阳能无人机的技术难点,就在于白天能够吸收更多、更高转化率的阳光电能并储存起来,满足夜间飞行,能够在第二天太阳升起之前不至于电池耗尽降落。把这个问题解决了,无人机在空中永久飞行是完全可以实现的,所以太阳能无人机在空中飞三个月只是个阶段性目标。但前提是,要寻找到能够满足以上要求的、质量更轻,效率更高的光伏产品薄膜光伏芯片及组件系统的解决方案。

 

Facebook无人机Aquila也让中国太阳能电池“领先一把”?

而从FacebookAquila飞机自重和使用环境来看,也不可能采用“阳光动力2号”使用的第一代单晶硅薄膜太阳能电池发电,晶硅光伏本身的重量,也会给无人机的续航能力带来很大负担。其太阳能电池的解决方案必然是属于第二代光伏的薄膜发电。在转化效率方面,最初的第一代薄膜光伏系统是不如晶硅光伏的,但第二代之后已有显著改善,目前第三代产品已达到甚至超过晶硅光伏的转化效率。

 

更为重要的一点,是薄膜光伏的弱光性较好,因为这种光伏可以适应空中复杂的弱光环境。对于阳光吸收范围更广,400-1100纳米的光强也能转化为电能,这意味着只要有光就行,即便在阴天的状况下也能正常运行发一定的电量。相对而言,晶硅光伏在弱光性方面就存在短板了,必须要有强光才可发电,阴天下雨就只能处于停工状态。从Aquila无人机所承担的任务来说,薄膜光伏发电显然是首选。体重更轻的薄膜光伏显然更适合空中作业,可为无人机提供较强的电能供应,同时避免自身重量耗费更多能源。2015Facebook曾进行无人机地面试飞,当时透露出来的一点明确的信息就是,其采用的是高效的薄膜太阳能电池。

 

另外,从Facebook自身的企业属性来看,他们是不太可能自己研制太阳能电池的,必然会从现有全球供应商中进行选择。若论光伏产业,多集中在中德日美韩等国,中国目前是全球第一大传统晶硅产国,占据了95%的市场份额。可喜的是更高端的薄膜光伏技术公司中国也有而且技术全球领先,它就是汉能薄膜发电。目前汉能的薄膜光伏产品是第三代砷化镓薄膜技术。前首富李河君在考察了全球几百家光伏企业后,一口气全资收购了全球最先进的4个薄膜太阳能企业——德国的Solibro、美国的MiaSolé、Global Solar EnergyAlta Devices。这几家企业,已掌握铜铟镓硒、砷化镓等多条产品技术路线,目前在全球拥有专利申请超过1319件,其中60%为发明专利。收购后持续技术研发投入。现在分别在薄膜柔韧性和转换率等技术领域排名世界第一,经美国国家可再生能源实验室认证,汉能海外子公司美国阿尔塔设备公司砷化镓双结电池的转化率达到31.6%,打破双结电池世界纪录。所以至少从效率上中国的薄膜光伏已超过晶硅光伏并全球领先,当然薄膜光伏还有一些生产成本还很高,但在迎来量产之后,相信成本还会有显著下降。

 

Facebook无人机Aquila也让中国太阳能电池“领先一把”?

那么,Facebook的合作者到底是哪家?会不会是中国的汉能薄膜呢?根据各种现实情况来分析的话,Facebook的供应商应该是中国汉能薄膜的可能性大,而且很大。

 

首先Facebook的高端定位和技术要求,肯定也是必须要选择世界是转化效率最高的薄膜太阳能技术及组件,汉能的薄膜现在是全球领先,可以说几乎是其唯一选择,汉能就是Facebook无人机太阳能电池供应商的可能性应该无悬念。

 

一些书面证据也可以部分印证这一猜测,从汉能2015年报中可以看到一段这样的表述:“本集团移动能源事业群,在市场方面主要完成了部分战略性大客户的订单,如交付全球知名企业高空长航时无人机的电池产品订单”。只要就其中关键细节问两个问题,这一切就越来越明朗了。2015年时,哪个全球知名企业在做高空长航时无人机?汉能在2015完成了全球知名企业高空长航时无人机电池产品订单,20166Aquila首航试飞成功,真是巧合?

 

如果以上推断成立的话,真的可以说借Facebook无人机Aquila的光,也让中国的太阳能电池领先了一把!这无疑是值得庆幸的。

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