苏格兰小岛引领世界电力未来

埃格岛 Image copyright Alamy
Image caption 埃格岛(Eigg)至今仍无接入英国国家电网。

苏格兰的埃格岛(Eigg)与外界维持着不稳定的联系。当一场暴风雨迫使渡轮被取消时,我亲身体验了一把,我不得不等两天后的下一班船。但是这个脆弱性却教会了这座大陆以西24公里的小岛如何自给自足,甚至是在能源方面。

2008年,埃格岛成为世界上第一个拥有通过风能、水和太阳能供电的独立电网的社区,而且这里的居民基本上是靠自我摸索完成了这一切。在此之前,埃格岛没有接入英国国家电网,居民使用噪音很大且价格昂贵的柴油发电机,但是发电机每天只能运行几个小时。独立电网的建成首次让居民享受到24小时供电的便利。

如今,这个30平方公里的岛屿成为在如何利用可再生能源发电,以及在不接入国家电网的情况下社区如何满足自身的能源需求领域成为典范。而这正是接近世界五分之一人口面临的一个挑战。

电力游戏

当我到达时,码头旁边上的茶室正忙着接待来访的研究人员。一共有两组人员,一组来自巴西,另一组来自格拉斯哥(Glasgow)。他们来了解埃格岛的电力系统。以前还有来自更远地方的团队,包括阿拉斯加和马拉维(Malawi)。他们想要评估这里的供电模式能否帮助将近13亿缺电人口获得电力供应。

埃格岛利用三种可再生能源——水力、风能和太阳能——并将其集成到一个稳定的高压地下电网中。该系统的设计师约翰·布斯(John Booth)是运营商埃格岛电力公司(Eigg Electric)的前任主管。他带我去参观电力系统的工作模式。在 AnSgùrr 山390米顶峰下方的悬崖上,四座风力涡轮机将24 千瓦的电能输入电网。虽然涡轮机的叶片正在旋转,但是当我到访时,它们只提供了大约一半的电力:这正说明了电网整合三种可再生能源的重要性。

在岛的更北部——该岛的青年旅馆Glebe Barn后面的上坡有一组面向南方、倾斜30度的光伏板,它可以捕捉到任何有可能穿透云层的阳光。"平均来说,一年发电约为额定输出的9.5%。(太阳能电池板的容量为50千瓦),"布斯说,"所以如果你把这些用作全年的电源,你会失望透顶的。"

Image copyright Alamy
Image caption 太阳能电池板能够为埃格岛的其他电力来源提供补充,特别是在白昼较长的夏天。(图片来源:Alamy)

在苏格兰设立太阳能电池板发电场看似是愚蠢的行为。但在夏天,长时间的日光让埃格岛的北部地区受益匪浅,这些电池板可以肩负重任。"到五月、六月、七月这几个月,当白天很长时,它们才开始真正发力,发电量达到额定输出的25%以上,"布斯说(如果把夜晚考虑进去,这几乎是这几个月里有可能达到的最大值了),"在那段时间,我们通常没有太多的风和雨。我们现在的配置可以保持岛上全天有电,为电池充电以备晚上使用。"

三座水力发电站从流动的水中吸收能量,其中冬季发电量很大。位于莱格湾(Laig Bay)后面岛屿北端的最大发电机能够产生高达100千瓦的电力。其来源是1公里长的河流和100米的瀑布。南部两座较小的水电站分别产生5至6千瓦的电力。

Image copyright Alamy
Image caption 埃格岛的一个水电站内图景(图片来源:Alamy)

平均而言,埃格岛90-95%电力依靠可再生能源。仍然会有些时候,通常是在春天,天气不合作,那就必须使用发电机。岛上有两台70 千瓦的备用发电机补充发电并为蓄电池充电。

还有一些日子,通常是在冬天,岛上会出现相反的问题:电力用不完,储存后也还有剩余。埃格岛电力公司一方面需要管理缺电问题,另一方面也必须管理多余的电力。幸运的是,有一个系统可以解决这一问题:当电力过剩时,社区大厅、码头大厅和两个教堂的电暖器会自动开启,使得这些共享空间在冬天保持温暖,并且"基本上不需要中央供暖系统。"布斯说。"我们不收取费用,因为这对整个社区都有好处。"

Image copyright Alamy
Image caption 当电力过剩时,包括照片上的克里戴尔教堂(Cleadalechurch)在内的社区空间的电暖器都会开启(图片来源:Alamy)

因为居民对电网的开发负责,所以电网盈余惠及社区也顺理成章。 6月,该岛将庆祝社区取得所有权20年。以前,埃格岛曾经历过一系列业主,大多数租户没有法定所有权,所以开发几乎是不可能的。 1997年,苏格兰野生动植物信托基金(Scottish Wildlife Trust)、高地议会(Highland Council)和当地居民合作建立了埃格岛遗产信托(Isle of Eigg Heritage Trust)并购买了该岛。几年后,居民开始着手电气化项目。该信托的全资子公司埃格岛电力公司于2005年成立。布斯说:"一切都由岛管理,为岛服务。"

这种公有制模式,与电网本身一样,为国外社区树立榜样。去年,马拉维能源社区(Community Energy Malawi)访问了埃格岛。苏格兰能源社区(Community Energy Scotland)的乔治•戴维斯(Georgy Davis)表示,该团体"学到了一个相信自己并积极参与的社区可以实现什么"。

戴维斯说马拉维的成员对非技术背景的人们也能学习和参与电网运营"感到非常受鼓舞"。埃格岛电力公司的六人兼职维修团队由岛上的面包师、园丁和编织者组成。

在建筑公司建造时,大家都学习了电网的运作方式。受过生物化学训练的布斯说:"岛上没有一个称得上是电气工程师的人。我刚做完功课。有时如果需要做出决定,我会通宵工作。"

电力的价格

这个166万英镑项目的资金主要来自欧盟的欧洲区域发展基金(European Regional Development Fund)、国家机构以及岛民的贡献。在可能的情况下,埃格岛电力公司通过自己做某些工作来降低成本,例如为太阳能电池板铺设混凝土。不过,初始投资可能会成为其他社区复制埃格岛模式的阻碍。最近对该岛电网的分析指出,目前全球没有电力服务的近13亿人中,绝大多数都在发展中国家。

"这对任何国家来说都是很大的挑战。"研究的合著者德蒙特福特大学(De Montfort University)的萨布西斯·巴塔查里亚(Subhes Bhattacharyya)说,"特别是在撒哈拉以南非洲和东南亚,大多数人都缺乏资金。他们需要初步的资金支持。"

埃格岛社区对电力系统的各个方面达成一致,包括定价——目前设定为每千瓦时23便士,加上每天12便士的固定费,略高于大陆。另外是使用上限,为了避免系统超载,确保每个人都能够公平地获得电力,居民投票一致通过了一个要求:每个房子一次最多可以使用5千瓦,相当于同时使用电热水壶和洗衣机。企业的上限是10千瓦。为了跟踪数值,电表会显示在任何时间使用了多少电力;一旦超过上限,就会断电。为了防止这种情况发生,用户需要致电埃格岛电力公司的团队,支付20英镑的罚款才能恢复用电。这一情况很少发生,布斯说。

Image copyright Alamy
Image caption 备用电池会把埃格岛上可再生能源产生的多余电力储存起来(图片来源:Alamy)

同时,在可再生能源发电量相对较少时,他们在码头设置了一个交通灯系统,用于发送通知。红灯是要求居民限制用电;绿灯表示正常使用。

这个电力体系看起来很容易管理,居民也似乎满意。在布斯的家里,约翰的妻子克里斯汀(Christine),为我分开提供茶和烤面包,以避免同时使用烤面包机和电水壶。只要使用低瓦数的电水壶,即使同时使用仍然大大低于5千瓦的上限——但她仍然意识到要分散用电,尽可能为电网提供支持。"你会习惯这样做的,"她说。

过去20年来,与其许多临岛相比,埃格岛的居民从65人增加到了100人。新的房屋已经建成,新的商业也开始产生,"对电力系统的需求正在上升,"布斯说,"但是所有的证据都表明我们一开始就说对了,它目前可以应对这些需求。"

巴塔查里亚说,埃格岛的例子说明了独立电网系统不仅可以满足基本能源需求,甚至可以达到发达国家的要求。像埃格岛这样的例子向世界表明"完全离网的电力系统是可行的"——完全可再生能源的系统能够"支持现代生活和提高生活质量"。

请访问 BBC Future 阅读 英文原文

更多有关此项报道的内容