11月13日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第26次締約方大會（COP26）在英國的格拉斯哥閉幕，光伏發(fā)電設(shè)備價格大會就《巴黎協(xié)定》實施細則等核心問題達成共識，標志著世界各國踏上全面應對氣候變化的新征程。

日本首相岸田文雄在11月1日本國大選結(jié)束后的第二天便趕赴英國出席COP26世界領(lǐng)導人峰會并發(fā)表講話，重申了前首相菅義偉在4月22日由美國主辦的領(lǐng)導人氣候峰會上宣布的日本減排目標：到2030年溫室氣體排放量比2013年減少46%，并努力挑戰(zhàn)更高的50%，2050年實現(xiàn)碳中和。

日本要實現(xiàn)這一承諾目標，關(guān)鍵需要加大力量實現(xiàn)電力行業(yè)的減排。今年1月日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省公布的《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》顯示，電力行業(yè)仍然較多地依靠傳統(tǒng)的燃煤燃氣發(fā)電，二氧化碳排放量占比為37%，居各行業(yè)之首，日本也因此在COP26會議期間被全球環(huán)保團體“氣候行動網(wǎng)絡”頒發(fā)“石化獎”。

為解決這一減排關(guān)鍵難題，按時兌現(xiàn)減排目標，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本計劃》首次提出“最優(yōu)先”發(fā)展可再生能源，提出到2030年可再生能源發(fā)電量的占比將達到36%~38%，大幅高于2018年公布的第5版計劃所提出的22%~24%的目標。2019年日本的可再生能源占比僅為18%，因此需要加倍的努力，方能兌現(xiàn)承諾的減排目標。

1.將太陽能作為可再生能源的“主力軍”。

可再生能源發(fā)電主要包括水能、風能和太陽能。

首先看水力發(fā)電，日本由于燃料資源匱乏，水力則成為其本土的主要發(fā)電資源。過去一個時期日本積極發(fā)展水電，1960年水電占比超過50%。后因進口石油價格低廉，轉(zhuǎn)而積極發(fā)展火電，加之上世紀70年代大力發(fā)展核電，遂水電占比逐年下降，至2009年僅占6%。要在已經(jīng)廢棄的水電基礎(chǔ)上重振水電，恐非日本的明智之選。

另外，氣候變化引發(fā)的自然災害及其次生災害也是考量發(fā)展水電利弊的不可忽視的要素。例如，今年夏季巴西遭遇91年來最嚴重的旱災，給水電敲響了警鐘。

巴西可再生能源發(fā)電裝機總量居南美國家之首，其中水電占比76.8%。據(jù)報道，這場旱災導致巴西的水電站蓄水量嚴重不足，多座水電站無法足額發(fā)電，繼而引發(fā)電價攀升，迫使巴西政府采取提高燃氣等能源的價格、限電等措施。

巴西的這場旱災及其引發(fā)的水電危機再次繃緊了世界畏懼氣候變化的神經(jīng)，使各國重新審視水力資源作為可再生能源發(fā)電的利弊，日本也或會從中有所汲取。

同樣受氣候變化捉弄的還有風能發(fā)電。風電是歐洲各國為實現(xiàn)減排目標發(fā)展可再生能源發(fā)電的重要選項之一，但是，今年夏季以來歐洲的風量減弱，使歐洲的風電遭受打擊。受“風災”影響今夏歐盟的風電總量比去年減少7%，其中西班牙是“重災區(qū)”。

西班牙被譽為“脫碳先進國家”，在其電能結(jié)構(gòu)中，風電占據(jù)20%的較大比例。受此次“風災”影響，9月份的風電量比去年同期減少20%。由于受災減少的電力需要由只占30%的天然氣火電來彌補，所以引起了西班牙的天然氣價格和電價暴漲，9月份生活用電價格同比上漲35%。西班牙的“風災”及其次生災害的影響深度波及歐洲，一定程度助推了歐洲的能源危機。

一般認為太陽光同樣會受氣候變化的左右，冬季光照減少，太陽能光伏發(fā)電量隨之下降。例如，去年12月至今年1月日本曾一度供電緊張，其原因被指“光電量減少”。但是，日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的實證結(jié)果表明，太陽光（對光伏發(fā)電）的影響幾乎可以忽略不計，主要原因是枯水期導致水電量下降。因此，太陽能光伏發(fā)電受氣候變化的影響比我們想象的少得多。

鑒于以上巴西的水電和西班牙的風電以及日本的光電典型案例，日本的第6版《能源基本計劃》將36%~38%的可再生能源比例劃分為：太陽能14%~16%、風能5%、水能11%，這一配比不無道理。從這一比例可以看出，日本將太陽能確定為可再生能源的“主力軍”。

2.依靠科技力量提高太陽能光伏發(fā)電的能效。

據(jù)中國能源信息平臺的資料，截至2019年日本的太陽能光伏發(fā)電裝機達到6184萬千瓦，僅占當時可再生能源的7.2%，未來有很大的發(fā)展空間。但是，日本的太陽能光伏發(fā)電低能效以及由此產(chǎn)生的電價過高等問題，是阻礙太陽能光伏發(fā)電發(fā)展的瓶頸。

為解決這一瓶頸問題，日本政府于2009年11月就啟動了“太陽能發(fā)電富余電量收購制度”，并于2012年7月1日開始實行“固定電價收購政策”，以鼓勵企業(yè)和民間大力發(fā)展和使用包括太陽能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電。這些政策有效促進了可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的投資，到2018年底，可再生能源發(fā)電裝機增長了4600萬千瓦，其中居民太陽能光電增長了583萬千瓦，非居民太陽能光電增長了3722萬千瓦。

為了降低太陽能光電的收購價格，日本政府從2017年開始對2兆以上容量的太陽能光伏發(fā)電實施競價機制。通過競價，中標價由2017年11月的17.2~21.0日元/千瓦時下降至2019年9月的10.5~13.99日元/千瓦時。

盡管日本官方、企業(yè)和民眾為發(fā)展太陽能光伏發(fā)電作出了一系列的努力，但是，其太陽能光伏發(fā)電的成本仍然較大幅度地高于美國、中國等國家。根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）的統(tǒng)計，日本的太陽能光伏發(fā)電的成本為1千瓦時/13.5日元，是中國（5日元）、美國（6.5日元）的2倍多，比法國和德國高出80%。

因此，改善日照條件，降成本、增能效就成為日本發(fā)展太陽能光電的關(guān)鍵問題。除擴大太陽能光伏發(fā)電的規(guī)模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不斷提高太陽能光伏發(fā)電的能效。為此，日本的科研機構(gòu)和企業(yè)正在致力于研發(fā)進一步提高太陽能光伏發(fā)電能效的技術(shù)和裝置。

據(jù)日本學者藤和彥撰文介紹，東京大學先端科學技術(shù)研究中心岡田至崇教授的研究小組正在研發(fā)利用量子點理論完成光電轉(zhuǎn)換的“量子點太陽電池”。

據(jù)科技資料介紹，量子點太陽能電池是第三代太陽能光伏電池，也是最新、最尖端的太陽能電池之一，在普通太陽能電池之中引入納米技術(shù)與量子力學理論。與其他吸光材料相比，量子點具有獨特的優(yōu)勢：量子尺寸效應。通過改變半導體量子點的大小，可以使太陽能電池吸收特定波長的光線，即小量子點吸收短波長的光，而大量子點吸收長波長的光，增大了吸收系數(shù)，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。大量理論計算和實驗研究表明，量子點太陽能光伏電池在未來的太陽能轉(zhuǎn)換電能中顯示出巨大的發(fā)展前景。

另外，日本愛知縣一宮市的一家風投企業(yè)（MCC QUANTA）研發(fā)出一種裝置，安裝在現(xiàn)有的太陽能光伏板可提高其2倍的發(fā)電能效，并于10月下旬批量生產(chǎn)。

這一裝置也是通過應用量子現(xiàn)象，更多地提取太陽光照射在光伏板產(chǎn)生的電子，以提高光電轉(zhuǎn)換的能效。據(jù)稱，這一裝置如果被廣泛使用，“即使不增加用地也可增加2倍的發(fā)電量，還可降低一半的成本”。

COP26期間，與會領(lǐng)導人簽署了《格拉斯哥氣候公約》。公約要求各國加緊努力，逐步減少不使用技術(shù)控制二氧化碳排放的發(fā)電廠，倡導可再生能源發(fā)電，并呼吁結(jié)束低效的化石燃料補貼。

當今世界減碳、綠色、可再生已經(jīng)成為潮流，在潮流的推動下，在目標的引導下，在政策的支持下，無論是日本，還是世界各國，都將有越來越多的資源源源不斷地涌入減碳、綠色、可再生領(lǐng)域，鼓勵、支持、推動更多的科研人員和企業(yè)研發(fā)出更多、更好、更高效的可再生能源產(chǎn)品，保護地球，造福人類。

Am 13.November schloss die 26ste Konferenz der Vertragsparteien des Rahmenübereinkommens der Vereinten Nationen über den Klimawandel (cop26) in Glasgow, England. Die Konferenz erzielte einen Konsens über Kernfragen wie die Durchführungsbestimmungen des Pariser Abkommens. Damit markiert sie den neuen Weg aller L?nder der Welt zur umfassenden Bek?mpfung des Klimawandels.



Der japanische Premierminister Fumio Kishida beeilte sich nach Gro?britannien, um am Gipfel der Weltspitzen cop26 teilzunehmen und hielt am Tag nach den japanischen Parlamentswahlen am 1.November eine Rede, in der er das von dem ehemaligen Premierminister Yoshiwei Kan auf dem von den Vereinigten Staaten veranstalteten Klimagipfel im April 22 angekündigte Ziel der Emissionsreduzierung wiederholte: die Treibhausgasemissionen um 46% von 2030 im Vergleich zu 2013 zu reduzieren und bestrebt zu sein, eine h?here 50% herauszufordern und die CO2-Neutralit?t bis 2050 zu erreichen.



Um dieses Engagement zu erreichen, muss Japan seine Anstrengungen zur Reduzierung der Emissionen in der Energiewirtschaft verst?rken. Die im Januar dieses Jahres vom japanischen Wirtschafts-, Handels- und Industrieministerium ver?ffentlichte CO2-neutrale Wachstumsstrategie 2050 zeigt, dass die Energiewirtschaft immer noch st?rker auf die traditionelle Kohle- und Gaserzeugung setzt, wobei die Kohlendioxidemissionen 37%, unter allen Branchen an erster Stelle stehen. Daher wurde Japan w?hrend des Cop26-Treffens von der globalen Umweltschutzgruppe "Climate Action Network" mit dem "Petrochemical Award" ausgezeichnet.



Um dieses Schlüsselproblem der Emissionsreduktion zu l?sen und das Emissionsreduktionsziel rechtzeitig zu erfüllen, schlug die sechste Ausgabe des von der japanischen Regierung am Oktober 22 ver?ffentlichten Grundenergieplans zum ersten Mal vor, der Entwicklung erneuerbarer Energien "h?chste Priorit?t" zu geben, wobei vorgeschlagen wird, dass der Anteil der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien 36,38% bis 2030 erreichen wird, deutlich h?her als das Ziel von 22,24% vorgeschlagen in der fünften Ausgabe des Plans, der in 2018 ver?ffentlicht wurde. Im 2019 betrugen Japans erneuerbare Energien nur 18%, so dass es seine Bemühungen verdoppeln muss, um die versprochenen Emissionsreduktionsziele zu erreichen.



1. Nehmen Sie Solarenergie als die "Hauptkraft" der erneuerbaren Energie.



Die erneuerbare Energieerzeugung umfasst haupts?chlich Wasserkraft, Windenergie und Solarenergie.



Angesichts der fehlenden Brennstoffressourcen ist Wasserkraft die wichtigste Energiequelle in Japan geworden. In der vergangenen Zeit entwickelte Japan aktiv Wasserkraft, die in den 1960er Jahren mehr als 50% ausmachte. Sp?ter, aufgrund des niedrigen Preises für importiertes ?l, wandte es sich, aktiv thermische Energie zu entwickeln und entwickelte die Kernenergie in den 1970er Jahren kr?ftig, so dass der Anteil der Wasserkraft von Jahr zu Jahr abnahm, was nur 6% in 2009 ausmachte. Es ist wahrscheinlich keine kluge Wahl für Japan, Wasserkraft auf der Grundlage aufgegebener Wasserkraft wiederzubeleben.



Darüber hinaus sind durch den Klimawandel verursachte Naturkatastrophen und Sekund?rkatastrophen ebenfalls wichtige Faktoren, um die Vor- und Nachteile der Wasserkraftentwicklung zu berücksichtigen. So erlitt Brasilien in diesem Sommer die schlimmste Dürre seit 91-Jahren, die Alarm für Wasserkraft ausgel?st hat.



Die gesamte installierte Kapazit?t der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Brasilien belegt in Südamerika den ersten Platz, wobei Wasserkraft 76,8%. Es wird berichtet, dass die Dürre zu einem ernsthaften Mangel an Wasserspeicherkapazit?t der Wasserkraftwerke in Brasilien führte und viele Wasserkraftwerke nicht in der Lage waren, Strom vollst?ndig zu erzeugen, was zu einem Anstieg der Strompreise führte, was die brasilianische Regierung gezwungen hat, Ma?nahmen zu ergreifen, wie die Erh?hung der Preise für Gas und andere Energie und Begrenzung der Elektrizit?t.



Die Dürre in Brasilien und die damit ausgel?ste Wasserkraftkrise haben die weltweite Angst vor dem Klimawandel noch einmal versch?rft und L?nder dazu gebracht, die Vor- und Nachteile der Wasserkraft als erneuerbare Energie für die Stromerzeugung erneut zu untersuchen, und Japan k?nnte auch daraus lernen.



Auch die Windenergie wird durch den Klimawandel geh?nselt. Die Windenergie ist eine der wichtigen Optionen für die europ?ischen L?nder, erneuerbare Energieerzeugung zu entwickeln, um Emissionsreduktionsziele zu erreichen. Doch seit diesem Sommer hat sich das Windvolumen in Europa abgeschw?cht, was die Windenergie in Europa trifft. Von dem "Sturm" betroffen, sank die Windkraft in der EU in diesem Sommer um 7% im Vergleich zum Vorjahr, von dem Spanien am st?rksten betroffen war.



Spanien ist bekannt als das "fortgeschrittene Land der Dekarbonisierung", Windenergie macht in seiner Stromstruktur einen gro?en Anteil von 20%. Von dem "Sturm" betroffen, sank die Windkraft im September um 20% im Vergleich zum Vorjahreszeitraum. Da der durch die Katastrophe reduzierte Strom durch Erdgasw?rme kompensiert werden muss, die nur 30% ausmacht, sind der Erdgaspreis und der Strompreis in Spanien gestiegen, und der inl?ndische Strompreis im September um 35% gegenüber dem Vorjahr gestiegen. Spaniens "Windkatastrophe" und ihre Sekund?rkatastrophen haben Europa tief getroffen und in gewissem Ma?e zur europ?ischen Energiekrise beigetragen.



Es wird allgemein angenommen, dass das Sonnenlicht auch vom Klimawandel beeinflusst wird, und die solare Photovoltaik-Stromerzeugung wird mit der Verringerung des Sonnenlichts im Winter abnehmen. Beispielsweise war Japan von Dezember letzten Jahres bis Januar dieses Jahres einmal an Stromversorgung mangelt, was auf die "Verringerung der photoelektrischen Menge" zurückgeführt wurde. Die empirischen Ergebnisse des japanischen Ministeriums für Wirtschaft, Handel und Industrie zeigen jedoch, dass die Auswirkungen von Sonnenlicht (auf die Photovoltaik-Stromerzeugung) fast vernachl?ssigbar sind, vor allem aufgrund des Rückgangs der Wasserkraft w?hrend der Trockenzeit. Daher ist die solare Photovoltaik-Stromerzeugung viel weniger vom Klimawandel betroffen, als wir dachten.



Angesichts der oben genannten typischen F?lle von Wasserkraft in Brasilien, Windkraft in Spanien und Optoelektronik in Japan teilt die sechste Ausgabe des japanischen Energiegrundplans 36% bis 38% erneuerbarer Energien in 14% bis 16% Sonnenenergie, 5% Windenergie und 11% Wasserkraft auf. Aus diesem Anteil k?nnen wir sehen, dass Japan Solarenergie als die "Hauptkraft" erneuerbarer Energien identifiziert hat.



2. Verlassen Sie sich auf wissenschaftliche und technologische Kr?fte, um die Energieeffizienz der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung zu verbessern.



Laut Informationen der chinesischen Energieinformationsplattform hatte die installierte Kapazit?t der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung in Japan bis 2019 61,84 Millionen KW erreicht, was zu dieser Zeit nur 7,2% erneuerbarer Energien ausmacht. Es gibt viel Raum für Entwicklung in der Zukunft. Die geringe Energieeffizienz der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung in Japan und der daraus resultierende hohe Strompreis sind jedoch die Engp?sse, die die Entwicklung der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung behindern.



Um dieses Engpass-Problem zu l?sen, startete die japanische Regierung im November 2009 das "überma? an Stromeinkaufssystem der Solarstromerzeugung" und begann, die "Festpreis-Kaufpolitik" am Juli 1, 2012 umzusetzen, um Unternehmen und Privatsektoren zu ermutigen, erneuerbare Energien, einschlie?lich Solarenergie, für die Stromerzeugung energisch zu entwickeln und zu nutzen. Diese Politik hat effektiv Investitionen in die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien gef?rdert. Bis Ende 2018 ist die installierte Kapazit?t der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien um 46 Millionen KW gestiegen, einschlie?lich 5,83 Millionen KW für private Solarphotovoltaik und 37,22 Millionen KW für nichtprivate Solarphotovoltaik.



Um den Kaufpreis von Solarphotovoltaik zu senken, hat die japanische Regierung seit 2017 einen Ausschreibungsmechanismus für die solare Photovoltaik-Stromerzeugung mit einer Kapazit?t von mehr als zwei Billionen eingeführt. Durch das Bieten sank der Preis für das Gebot von 17.2-21.0 Yen packkwh im November 2017 auf 10.5-13.99 Yen packkwh im September 2019.



Obwohl japanische Beamte, Unternehmen und Menschen eine Reihe von Anstrengungen unternommen haben, um solare Photovoltaik-Stromerzeugung zu entwickeln, sind die Kosten für solare Photovoltaik-Stromerzeugung immer noch deutlich h?her als die in den Vereinigten Staaten, China und anderen L?ndern. Laut Statistik der Internationalen Agentur für Erneuerbare Energien (Irena) liegen die Kosten für Photovoltaik-Solarstromerzeugung in Japan bei 1 kwh /13.5 Yen, die mehr als doppelt so hoch sind wie in China (5 Yen) und den Vereinigten Staaten (6,5 Yen), und 80% h?her als in Frankreich und Deutschland.



Daher sind die Verbesserung der Sonnenbedingungen, die Senkung der Kosten und die Steigerung der Energieeffizienz zu den Schlüsselthemen bei der Entwicklung der Solarphotovoltaik in Japan geworden. Neben der Erweiterung des Umfangs der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung und der Erh?hung der Landnutzung ist es wichtiger, sich auf wissenschaftliche und technologische Kr?fte zu verlassen, um die Energieeffizienz der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung kontinuierlich zu verbessern. Zu diesem Zweck engagieren sich japanische wissenschaftliche Forschungseinrichtungen und Unternehmen für die Entwicklung von Technologien und Ger?ten zur weiteren Verbesserung der Energieeffizienz der solaren Photovoltaik-Stromerzeugung.



Laut einem Artikel des japanischen Wissenschaftlers Kazuhiko Fuji entwickelt das Forschungsteam von Professor Toshihiro Okada vom Forschungszentrum für fortgeschrittene Wissenschaft und Technologie der Universit?t Tokio eine "Quantenpunkt-Solarzelle", die Quantenpunkt-Theorie verwendet, um photoelektrische Umwandlung abzuschlie?en.



Nach wissenschaftlichen und technologischen Daten sind Quantenpunkt-Solarzellen die dritte Generation von Solarzellen und eine der neuesten und modernsten Solarzellen. Nanotechnologie und Quantenmechanik Theorie werden in gew?hnliche Solarzellen eingeführt. Im Vergleich zu anderen lichtabsorbierenden Materialien haben Quantenpunkte einen einzigartigen Vorteil: Quantengr??eneffekt. Durch ?ndern der Gr??e von Halbleiter-Quantenpunkten k?nnen Solarzellen Licht bestimmter Wellenl?nge absorbieren, das hei?t, kleine Quantenpunkte absorbieren Licht kurzer Wellenl?nge, w?hrend eine gro?e Anzahl von Teilpunkten Licht langer Wellenl?nge absorbiert, was den Absorptionskoeffizienten erh?ht und die photoelektrische Umwandlungseffizienz verbessert. Zahlreiche theoretische Berechnungen und experimentelle Studien zeigen, dass Quantenpunkt-Solarzellen gro?e Entwicklungsperspektiven für die zukünftige solare Energieumwandlung zeigen.



Darüber hinaus entwickelte MCC quanta, ein Venture Capital Unternehmen in Ichimiya City, Pr?fektur Aichi, Japan, ein Ger?t, das auf den bestehenden Photovoltaik-Solarmodulen installiert werden kann, um seine Stromerzeugungseffizienz um zwei Mal zu verbessern, und es wurde Ende Oktober in Massenproduktion produziert.



Dieses Ger?t verwendet auch Quantenph?nomene, um mehr Elektronen zu extrahieren, die durch Sonnenlicht auf Photovoltaikpaneelen erzeugt werden, um die Energieeffizienz der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern. Es wird gesagt, dass, wenn dieses Ger?t weit verbreitet ist, "auch wenn das Land nicht erh?ht wird, die Stromerzeugung verdoppelt werden kann, und die Kosten k?nnen um die H?lfte reduziert werden".



W?hrend der Cop26 unterzeichneten die teilnehmenden Führungskr?fte die Glasgow Klimakonvention. Das übereinkommen fordert die L?nder auf, ihre Anstrengungen zur schrittweisen Reduzierung von Kraftwerken zu verst?rken, die keine Technologie zur Kontrolle der Kohlendioxidemissionen verwenden, sich für die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien einzusetzen und das Ende ineffizienter Subventionen für fossile Brennstoffe zu fordern.



Heutzutage sind CO2-Reduktion, grüne und erneuerbare Energie zum Trend in der Welt geworden. Getrieben durch den Trend, geleitet durch das Ziel und unterstützt durch Politik, werden mehr und mehr Ressourcen in den Bereich der CO2-Reduktion, grüne und erneuerbare Energie in Japan und allen L?ndern der Welt flie?en, ermutigen, unterstützen und f?rdern mehr wissenschaftliche Forscher und Unternehmen, mehr, bessere und effizientere erneuerbare Energieprodukte zu entwickeln, um die Erde zu schützen, Wohl der Menschheit.