太阳能为穷人:事实和数字

由:David j . Grimshaw和西安刘易斯

太阳能可以帮助缓解农村贫困。David j . Grimshaw和西安刘易斯一束光照耀在其进步,潜在的和陷阱。

增加能源确保社会经济发展是至关重要的在世界上最贫穷的国家。

估计有15亿人在发展中国家没有电,这些生活在超过80%的撒哈拉以南非洲或南亚。[1]

偏远地区的最严峻的问题:89%的人在撒哈拉以南非洲地区农村生活没有电,这比在城市比例(46%)的两倍。[1]

对这些人来说,即使获得少量的电力可能导致救命提高农业生产率,卫生、教育、通讯和干净的水。

选择扩大电力发展中国家倾向于增加集中能源来自化石燃料,如石油、天然气和煤炭,通过扩大电网电能。但是这种方法没有对农村贫困人口受益。网格扩展在这些领域是不切实际或过于昂贵。

这种策略也没有帮助解决气候变化。权力已经占了全球温室气体排放的26%,而其中大部分来自发达国家,到2030年发展中国家预计使用每年总能量比发达国家高出70%。[2]

因此显然需要扶贫、低碳的方法改善发展中国家的电力,太阳能可能就是这样一个解决方案。

有太阳的地方

地球一小时内收到更多的太阳能比世界人口消耗在一整年。

几乎所有的发展中国家有巨大的太阳能潜力——大多数非洲国家,例如,每年约有325天的强烈的阳光,交付,平均每天每平方米超过6千瓦小时能量(见图1)。

Desertec基金会联合德国和约旦公司估计,仅覆盖百分之一的全球沙漠太阳能电池板可能整个世界。[3]

图1:世界地图潜在的太阳能发电(太阳日晒千瓦时/平方米/天)(信贷:休·阿勒纽斯,环境规划署/ GRID-Arendal地图和图形库)。

然而,国家也接受太阳能最经常的至少能够从中受益,由于缺乏知识和能力利用太阳能转化成电能。

这项技术

有两种方式使用来自太阳的力量:收集其热能(太阳热能)或将光转化为电能(光电)。

太阳能集热设备使用“收藏家”——从平坦的盘子放在屋顶抛物线碟,权力金字塔塔或太阳能用于太阳能发电站——吸收阳光和产生热量。

太阳能集热设备可以使用最简单的加热或冷却,但也适合干燥作物,巴氏灭菌水或烹饪(见表1)。

通过聚光太阳能动力(CSP)系统,结合使用透镜或镜子和跟踪系统集中大面积的阳光小光束,它们也可以被用来提供电力。集中的阳光加热水产生蒸汽驱动涡轮机,连接到一个发电机。

太阳能光伏(PV)系统使用太阳能电池,连接在一起的“模块”(太阳能板),将光转化为电能。他们从一些小的细胞,可以运行一个计算器来巨大的太阳能发电站与成千上万的太阳能电池板。

超过90%的光伏系统是基于硅材料。连接到电网的光伏系统包括一个设备被称为逆变器把直流电(DC)太阳能电池板发电的交流电(AC)电源使用的网格。

离网光伏系统也可能包括一个逆变器,还需要电池储存过剩的能量,和电子控制器,以防止电池过度充电。

目前,太阳能集热系统将热量转化为电能的效率约30%——相比之下,约15%为光伏系统效率。但是,从长远来看,新材料光伏系统的发展,聚合物和纳米颗粒等,应提高他们的效率。

加息

太阳热能和光伏是新技术,但他们不是广泛用于发电,因为与碳基能源供应相比,它们仍然是相对昂贵的。

国际能源机构估计,2007年,太阳能光伏和太阳能集热贡献不到全球电力生产总值的0.2%。[4]

然而与化石燃料成本上升,日益担忧供应——一些分析师建议我们可以耗尽石油早在2025年,人们越来越意识到化石燃料的作用在气候变化、市场环境将越来越多地支持太阳能。政府补贴也可以帮助鼓励太阳能的增长。

当然,对太阳能的兴趣已经在过去的五年里飙升。太阳能新金融投资总额在2008 - 335亿美元增加了172%在2004年投资06亿美元。[5]有一个同样令人印象深刻的增长的太阳能光伏产能,在2004年至2008年间增长6倍达到超过16、妇女(参见图2)[6]。

图2:从1995 - 2008年全球太阳能光伏的能力。源:21世纪可再生能源政策网络[6]

兴趣应该进一步上升,随着技术的提高,生产规模和成本的下降。太阳能的圣杯经济学是达到电网平价,太阳能发电的补贴成本等于,或低于传统电网电力的成本。

分析管理咨询公司麦肯锡公司预测,“到2020年至少有10个区域强烈的阳光会达到电网平价”。[7]但这几乎可以肯定是在发达国家如意大利、日本、西班牙和美国。

对于发展中国家,即使达到电网平价,离网解决方案仍将被要求向偏远地区提供电力。

而大型发电太阳能系统的成本将下降随着太阳能电池板价格下降,小离网系统不太可能看到类似的成本节约,部分原因是电池的价格将维持高位。

电池可以高达40%的离网太阳能系统的成本。还有一个额外的成本代替他们,因为电池不太可能持续只要太阳能电池板。

电器的效率还可以产生巨大的差异,通过离网太阳能系统提供电力的成本。

例如,一个德国工程师,采取光伏系统发展中国家的经验,估计提供离网太阳能发电的成本一个村庄将从35000美元下降到8300美元如果村里分别安装节能紧凑型荧光灯泡和新模型冰箱和电脑。[8]

家用太阳能系统

最常见的太阳能光伏系统在农村设置是家用太阳能系统,由太阳能板,连接到一个电池和充电控制器。它通常包括至少一个光和套接字其他电气设备如收音机、电视或手机充电器(参见图3)。

图3:太阳能家用系统组件。来源:家庭能源网络

到2007年,发展中国家的超过250万个家庭从家用太阳能系统上电。[9]

家用太阳能系统的增长一直在亚洲尤其强劲——尤其是在孟加拉国、中国和印度——小额信贷计划或政府和捐助者的支持促进了访问。

2008年,世界银行通过两个项目在孟加拉国130万家用太阳能系统安装。中国可再生能源发展项目,在2008年代中期关闭,安装超过400000在中国西北部家用太阳能系统。[6]

在非洲,家用太阳能系统的增长缓慢。但到了2007年,大陆仍有超过500000系统在使用中,超过一半的这些在肯尼亚和南非。[9]大多数项目外部这两个国家在非洲的农村地区相对较小。

例如,Zara太阳能有限公司是一个小型太阳能业务销售太阳能光伏系统在坦桑尼亚的农村社区。设立了一个当地的企业家,公司已经收到了一些捐助者的支持,包括世界银行,照明非洲和可持续能源Ashden奖颁奖典礼,并安装了超过4000个太阳能系统在坦桑尼亚北部。

尽管资本支出和持续的电池和维护成本高,离网太阳能系统可以省钱。Zara太阳能有限公司客户可以偿还家用太阳能系统的成本在不到两年的时间,给予正确的融资机制。

太阳能系统也可以在学校等公共建筑或农村诊所。的太阳能电灯基金例如,支持混合solar-diesel系统的安装,产生90%以上的电力来自太阳——健康诊所在几个国家,包括布隆迪,莱索托,卢旺达,最近,在海地地震后在太子港2010年1月。

在夜晚发光

在许多情况下,清洁优质光可以提供很少的电力,和低成本——对生活质量产生巨大的影响。

大多数村庄在非洲、亚洲和拉丁美洲依赖煤油灯和蜡烛照明。这些成本,平均每户40 - 80美元,每年排放污染物造成严重的健康风险,包括呼吸道或眼部感染,肾脏和肝脏问题,可能导致火灾,杀人。

太阳能灯提供一个更安全,更便宜的选择。印度公司巢有限公司使小的太阳能灯,实用和成本只有我们每个35美元。他们可以支付分期付款在一到两年,从节省煤油。超过100000房屋在安得拉邦和马哈拉施特拉邦使用巢灯笼,储蓄超过每年20000吨的二氧化碳。[10]

去年,IEEE频谱报道,丹麦Risø可持续能源国家实验室已经开发出一种“潜在拯救生命的灯”使用发光二极管(led),光伏电池和超薄锂电池。[11]

这是一张灵活的光伏电池,当你阅读质量光发光角夹在一起。

原型的成本每灯和27美元持续约一年。开发团队有信心,成本可以减少美元7 -甚至一半,如果他们把生产业务外包给中国,这将提供一个显著的优势给当地人民带来的成本和健康。

实际上,太阳能越来越被用于广泛的离网应用程序。(见表1)。

应用程序	技术	它是如何工作的	好处	例子
太阳能疫苗冰箱	光伏电池板+铅酸电池	太阳能电池板提供电力的冰箱;电池储存,确保连续操作。	减少依赖有害煤油; 延伸生活的疫苗。	KXN尼日利亚有限公司已经安装了超过189疫苗太阳能冰箱在尼日利亚北部。
太阳能水消毒(SODIS)	阳光+塑料PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)瓶子	暴露于紫外线的阳光可以杀死病菌和细菌。	提供洁净水的来源; 减少水源性疾病。	在亚洲有超过140万人使用SODIS; 360000使用它在拉丁美洲; 超过340000人使用它在非洲
太阳能巴氏灭菌法	太阳能炊具(见下文)+水巴氏灭菌法指标(wapi)	太阳能炊具加热水和WAPI(小管/胶囊含有蜡融化在65°C -温度的病毒和细菌被杀死)表示当安全饮用。	节省燃料; 减少水源性疾病。	在健康、教育和农业发展(前)beplay下载官网西西软件带来了太阳能巴氏灭菌法在坦桑尼亚100000多人。
太阳能水泵	光伏板+电动马达	太阳能板驱动电动机的权力泵给水进入储层/储罐。	提供国内使用或灌溉用水; 节省了劳动力。	全世界有超过10000的太阳能水泵在使用;[12]在贝宁的研究显示太阳能水泵滴灌改善饮食和收入[13]。
太阳能粮食干燥机	盒子与釉面覆盖和通风口+网格架	食物是放在网格架和干太阳加热盒。	减少化石燃料的使用; 减少污染; 减少收获后的损失	尼罗河的水果在乌干达从小农购买水果,使用太阳能烘干机来增加收入的大约1400人。
太阳能电动击剑	光伏电池+电源调节器+电池	光伏电池充电电池,为“生活”提供直流电压电线的栅栏。	减少动物的袭击; 保护牲畜和农作物。	社区保护市场(COMACO)安装了太阳能栅栏在赞比亚,保护作物为超过1500个家庭。
太阳能无线	光伏板+无线路由器和天线+电池+充电控制器	太阳能板电池充电wifi天线和路由器,“跳”的互联网信号从单跨多个节点宽带访问点。	增加互联网接入; 减少数字鸿沟。	绿色无线网络建立了wifi网络学校在巴拿马和塞内加尔。
太阳能手机	光伏太阳能充电器集成到手机; 或太阳能电池板+电插座	光伏电池在手机充电电池; 光伏电池充电电池电源插座。	改善农村通信; 提供生计(通过充电站)。	Digicel分发在海地和巴布亚新几内亚太阳能手机;在肯尼亚Safaricom销售太阳能手机;爱立信已经安装了12个村庄充电站千禧村非洲[14]。
太阳射电	光伏板+电池+无线收发机	太阳能电池板力量收发机电池。	改善农村通信;降低运输成本;如果连接到一台笔记本电脑,也会增加访问在线信息和建议。	该基金会发放了超过10000个太阳能收音机提供信息和建议卫生、农业和环境;beplay下载官网西西软件beplay足球体育的微博 马德里无国界工程师协会使用太阳能收音机支持50000人在秘鲁农村卫生服务。
太阳能炊具	太阳能热:热收集器框,弯曲的集中器、板式太阳灶	设备如镜或反光金属精矿光和热成小烹饪区。	减少木材或木炭等传统燃料的依赖; 减少室内污染。	太阳能炊具国际支持非洲太阳能炊具的企业,已捐赠太阳能炊具成千上万的家庭在难民营在乍得,埃塞俄比亚,肯尼亚,最近的海地。
太阳能热水	太阳热能收集器+储水槽	收藏家热流体通过它和热存储在坦克。	减少对传统燃料的依赖; 减少碳排放和当地的污染。	在日照,中国99%的家庭使用太阳能热水器。

表1:离网太阳能的应用

太阳能还被用来带来其他好处——在许多情况下,它可以提供第一步摆脱贫困通过提供新的技能和收入来源。

例如,非政府组织太阳能援助机构火车在发展中国家的企业家在商业计划和市场研究,帮助他们建立小型太阳能企业将煤油灯转化为太阳能灯和建立太阳能充电器、太阳能收音机从当地材料。

同样,非政府组织赤脚大学火车“赤脚太阳能工程师”(大部分来自非洲和亚洲的农村)安装、维修和维护太阳能照明单元,以促进农村太阳能电气化和为贫困村民增加收入。

到2009年底,学院已培训了461名太阳能工程师,包括211名女性,根据学院估计有近900000人受益。

金融和超越

但改善太阳能农村贫困人口在发展中国家仍面临着许多障碍。

超出了政策beplay足球体育的微博环境,倾向于化石燃料的发展,最重要的是资金。

太阳能是在公开市场上购买或提供国际援助。

有广泛的援助模式操作。等大型捐赠者世界银行和国际金融公司是太阳能光伏的主要资助者在发展中国家,支持项目在非洲,亚洲和拉丁美洲的价值超过6亿美元。

太阳能援助机构等专业组织募集资金投资于太阳能系统为学校或社区重点改善健康、教育和生活。制造商,例如Sollatek许多单位每月给慈善机构捐款。

但越来越多的兴趣远离直接援助对融资策略,使穷人自己的能源需求。

例如,小额信贷提供者,提供小额贷款(通常是基于没有抵押品——穷人,被证明是至关重要的克服离网太阳能系统的相对较高的资本成本。建立了许多这样的小额信贷提供者利用主要捐助者的资金,如世界银行,但通过信贷偿还成为长期自给自足。

那些专门从事小额信贷提供者销售太阳能光伏系统通常包括支持活动,如培训、维护设备和零件更换,或处理损坏电池。

例如,Grameen Shakti孟加拉国小额信贷提供者,安装超过320000家用太阳能系统基于小额贷款在过去的十年里,目标是到2012年这个数字增加到一百万个。已经培训了4400多名技术人员(大部分是女性)和设置45“技术中心”来安装和维护当地太阳能系统。

小额信贷提供者可以包括慈善基金会,如太阳能能源基金会有2000多家太阳能系统安装在埃塞俄比亚。

银行也提供小额贷款。的Aryavart Gramin银行在印度,大宗订单光伏系统,并提供购买、安装和维护农村客户的贷款。信贷偿还比煤油的月度成本便宜,可以在五年内偿还。

私人的太阳能企业也可以帮助小额信贷。印度的公司SELCO例如,销量超过100000家用太阳能系统在过去的13年。虽然它不发放贷款,它帮助联系客户提供小额信贷提供者,在许多情况下提供一个“首付保证”来帮助支付前期资本支出。

政府也应该采取让太阳能经济负担的一个角色——通过支持系统,让穷人获得太阳能技术。

这意味着投资于研究和开发技术本身,并使用一个系统的补贴提高吸收太阳能和支持安装和维护成本。

确保农村贫困人口的好处显现在偏远的社区,这些补贴必须支持分散,离网,小型太阳能系统在中央集权的化石燃料为基础的解决方案。

融资之外,还有其他的障碍改善太阳能为穷人。这些包括改善当地太阳能技术的所有权,编织离网太阳能系统纳入气候变化政策和目标减少全球温室气体排放,降低资本成本和扩大生产技术。

底线是,扩大太阳能为穷人将取决于科学的改进,政策举措,集体行动旨在应对气候变化和电力贫困。

David j . Grimshaw实际行动国际项目负责人在新技术和新兴技术的高级研究员在英国国际发展部。

西安刘易斯是调试编辑SciDev.Net