铺满20万平方公里的太阳能面板，可否解决全球一年用电量？

相比2010年，屋顶太阳能面板的价格下降79%。因为价格大降，住户和企业可以采购安装，为地球减少碳排放做贡献。问题来了：靠屋顶太阳能面板能产生足够多、足够便宜的电能供人类使用吗？要知道到今天为止，全球还有8亿人用不上电。

Nature Communications最近发布报告谈到了这一问题。报告认为，只要将地球屋顶的50%铺上太阳能面板，就能满足全球的电力需求。Nature Communications分析了3亿多幢建筑、13亿平方公里的陆地（相当于地球陆地面积），照估计，只需要给20万平方公里（相当于英国的面积）的屋顶铺上太阳能板，就能为全球提供足够的电能。

如果是高纬度地区，比如在欧洲或者加拿大，由于冬季和夏季的日照差异很大，全年的发电潜力可能相差40%。靠近赤道时，全年的差异会缩小到1%。

地球上有一些地方适合太阳能发电，比如亚洲、欧洲、北美。从安装成本看，亚洲可能是最便宜的，中国印度便是如此。在中印地区，每千瓦时电力的成本只要0.05便士（0.00068美元），它可以让笔记本运行48小时。美国、日本、英国等靠海的国家也可以给屋顶安装太阳能板，不过欧洲的成本适中，比亚洲地区贵，平均每度电要0.096便士（0.0013美元）。另有报告称，到了2060年，中国将有43%的电力来自太阳能，成本约为每度电不到2.5美分，比2019年中国煤电成本的一半还要低，比目前美国能源成本的四分之一还要低。这里的数据差异很大，来自两份不同的报告，因为统计方法不太一样，只能供参考。不过有一点是可以肯定的，从成本角度看太阳能很有潜力。

在偏远的农村地区，因为没有可靠的电网，用太阳能面板供电有独特优势。至于城市地区，太阳能面板可以减少化石燃料的使用。

众所周知，太阳能存在日夜循环，白天要将多余的电量通存储起来，而存储的成本极高。对于某些国家，光靠太阳能是无法提供足够电力的。还有，重工业和金属加工需要非常大的电流和专门的电力传输，而太阳能还无法达到要求。

如果在全球铺满20万平方公里的太阳能面板，每年可以发电27皮瓦（petawatts，10的15次方W），比全球一年的用电量多得多。研究人员Siddarth Joshi说：“相比其它可再生能源，屋顶太阳能有独特优势，比如安装很快，可以实现去中心化发电。”

各地屋顶太阳能发电的成本不一样，每MWh介于40-80美元。按照Lazard的计算，2020年时公用太阳能每MWh成本为36美元，离岸风电为40美元，煤电为112美元，核能为164美元。在人口密集的地区（比如中国和印度），屋顶太阳能有优势。在印度每MWh太阳能电力的成本为66美元，中国为68美元，很有竞争力。

按照IRENA的估计，2010年至2020年公共级太阳能的发电成本下降了85%。甚至有报告称，由于可再生能源的成本持续下降，2035年之前化石燃料发电会被淘汰。IEA则认为，人类如果想将温度上升控制在1.5摄氏度以内，就要在本世界中叶让风电和太阳能电力的比重达到至少70%；到目前为止全球大约只有2500万屋顶安装了PV太阳能板，要想达到零排放目标，在2030年之前安装量要达到1亿，2050年之前达到2.4亿。

在美国铺装屋顶太阳能可行吗？当然可行。按照Nature Communications的估算，美国铺设屋顶太阳能面板每年可以发电4.2皮瓦时，而美国一年的用电量约为4皮瓦时。现在的太阳能板发电效率只有15-22%，未来可以继续优化提升，发的电会更多。

看起来屋顶太阳能是一个前途光明的行业，不过困难也很多，在美国安装商是亏钱的。EnergySage为消费者安装太阳能面板，公司创始人Vikram Aggarwal说：“现在成功的故事还很少，几乎所有尝试过的人都失败了，路上满是尸体。”

Sunrun 和Sunnova是美国比较大的家庭太阳能安装商，今年前9个月两家公司合计亏损5亿美元，为了运行、采购太阳能系统，它们已经花了13亿美元。美国太阳能安装行业竞争激烈，Sunrun 和Sunnova要与几百家小企业竞争，它们有的已经盈利。

在美国，虽然受到新冠的影响，今年预计太阳能家庭安装量（按发电容量计算）会增长7%，未来5年也会保持强劲增长态势。

尽管前景光明，但给住户安装太阳能面板仍然不是一项轻松的工作。增长太快的太阳能公司也遭遇挫折，比如SolarCity在2016年时卖身给特斯拉。一些公司经营困难寻求破产保护，或者干脆关门大吉。

Brooklyn SolarWorks公司的创始人T.R. Ludwig说：“太阳能技术如同魔法，非常有魅力，每个人都觉得它与其它东西不一术。但是除了融资，太阳能业务就只剩下建设了。”为了降低成本，Brooklyn SolarWorks会让买家集体采购。Sunrun和Sunnova会给客户资金支持，Brooklyn SolarWorks没有提供这样的福利，但美国许多银行和信用机构能贷款。

Amicus Solar Collective公司CEO Stephen Irvin则说：“作为小企业，你必须盈利，大公司可以向资本市场寻求支持，小企业没有这样的能力。”KeyBanc Capital Markets分析师Sophie Karp认为，规模已经成为其它企业进入的门槛与障碍。