解锁无人机续航难题 汉能::让“黑科技”走进现实

一架翼展243英尺(74米)的太阳能平流层无人机“奥德修斯”(Odysseus),正静静停靠在美国弗吉尼亚州东北部的一处停机坪里,它很快就会飞向天空。

无人机
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设计者波音公司旗下极光飞行科学公司(Aurora)赋予了奥德修斯一波厉害的操作——仅靠太阳提供动力,奥德修斯就能有效地无限飞行,并拥有当今持久性太阳能航空中最大的有效载荷能力。

显然,科幻电影里的“黑科技”正在变成现实。秘诀何在?奥德修斯机翼表面、尾翼边缘和垂直尾翼上覆盖的数千组薄膜太阳能电池,和他们背后的汉能旗下美国阿尔塔(AltaDevices)公司走向台前。

汉能,是全球移动能源概念的第一个提出者和开拓者。这是一场不亚于互联网的、终极的人类能源利用革命。思考中国能源未来的汉能,如今正在用更轻便、可移动的薄膜太阳能发电技术,缔造移动能源领域的新游戏规则。

“国家现在大力支持民营企业的发展,民营企业更应该坚定信心,担当责任,”11月8日,在首届全国工商联主席高端峰会上,汉能创始人李河君明确表态,“我们做企业的就应该专注自己的领域,把企业做大做强。一个国家的强大最终都集中表现在企业的强大。”

解锁无人机续航难题

明年春天,三架“奥德修斯”原型飞机就将在波多黎各阿瓜迪亚进行试飞,要来测试这款无人机的适航性和有效载荷能力。这不是一款普通的无人机,未来,奥德修斯将替代卫星飞行任务,进行环境监测,大气研究或军事监视。

这架拥有三条尾翼,一条比大型喷气式飞机更宽机翼的庞然大物,要如何解锁传统无人机航时短的“痛点”?

“把太阳能电池集成到(奥德修斯)飞机的结构中,提供了相对较高的功率重量比,”极光首席技术官和无人驾驶飞机系统副总裁汤姆?克兰西(TomClancy)说,汉能阿尔塔提供的砷化镓柔性电池阵列与复合表面板进行了整体固化以减轻重量,提高耐久性。

砷化镓技术是一种面向未来的薄膜太阳能技术。在相同面积下,它产生的效能可以达到普通柔性太阳能电池的2到3倍,是目前全球转换率最高的薄膜太阳能技术。

据介绍,奥德修斯的全球运营区域超过其他同类型产品,可承载比同类其他任何飞机(开发和生产中)更大的有效载荷,并且只花费卫星造价很小一部分。为了匹配使用者的需要,奥德修斯还具有高适应性和可重新配置性,可以根据任务要求甚至技术进步继续重新定位和重新编程。此外,它还是气候和天气研究人员的理想选择,他们致力于测量关键但复杂的环境退化因素,包括植被,冰覆盖,甚至地面水分。

在无人机领域取得的突破,只是汉能面向前沿科技发展的一个缩影。此前,面向主流商用市场,汉能已经推出了装备砷化镓薄膜太阳能电池的4.4米翼展固定翼无人机,续航时长达到6~10小时,里程达到400~700公里,成为世界上航时最长的工业级太阳能无人机。它在性能上优越于续航时间为1.5至2小时,作业范围在200公里以内的常规纯电池动力无人机。

这是一片尚待分羹的万亿级别蓝海市场。中航工业近日发布的《无人机系统发展白皮书(2018)》显示,目前全球无人机系统产业投资规模比20年前增长30倍,全球年产值约150亿美元。未来十年,产值累计超过4000亿美元,预计将带动万亿美元级的产业配套拓展和创新服务市场。

显然,汉能已经遥遥领先的走在了队伍前方。一系列薄膜太阳能核心技术的掌握和研发,构成了汉能如今的强大实力的底色。

装备与民用市场并进

2008年,一场涉及范围更大,影响时间更久的经济危机来袭。李河君蛰伏四年,终于在这场危机的余波中杀出一条血路,将自己执掌的企业打造成全球最大最强的薄膜太阳能企业。

甫一开始,他们就决定不走弯路,直接奔着最核心的问题去——在全球范围内进行太阳能薄膜技术的整合,最快也最准。

2012–2014年,汉能先后并购德国Solibro、美国MiaSolé、GlobalSolarEnergy、AltaDevices四家薄膜太阳能企业,技术方向涵盖铜铟镓硒、砷化镓两条主线。这一系列堪称教科书级别的连续跨国并购,让汉能掌握了全球最领先的薄膜太阳能技术。

在此基础上,汉能持续进行技术突破及创新研发,在美国、德国、瑞典、中国等全球多个地点皆设有专业研发团队,以提升各项技术。截至11月26日,汉能全球累计专利申请超过8600件,累计获得授权专利超过1880件。

前不久,世界三大再生能源研究机构之一的德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(FraunhoferISE)认证,阿尔塔砷化镓薄膜单结电池转换效率达到29.1%,这也是继6月创造28.9%后一年中第二次被刷新。目前,汉能在砷化镓电池领域,保持双结电池(31.6%)、单结电池(29.1%)、量产组件(25.1%)转换率等多项全球领先水平,进一步奠定了其在高效太阳能薄膜电池领域的绝对领先地位。

此外,汉能子公司Solibro制造的玻璃基大面积铜铟镓硒(CIGS)薄膜组件转化率达到18.72%;子公司MiaSolé依靠溅射法制造的柔性铜铟镓硒薄膜组件,转化率达到19.4%,均为目前全球最高水平。

有这一系列核心技术加持,汉能正试图将全产业链优势发挥到极致,在装备市场和民用市场并举前进。如果说之前的8年时间,他们将薄膜太阳产业能从0做到1,接下来,就要从1做到100到无穷大。

去年起,汉能薄膜发电与多个移动能源产业园订立设备及服务销售合同,参与打造集薄膜太阳能电池技术研发、高端装备制造、组件生产、应用产品研发于一体的高科技+能源现代产业链。

在下游,围绕着住、行两大领域,汉能已经规划了5大类14种产品,并在按照IPD流程,进行产品开发的全生命周期管理。他们已经陆续推出新款汉瓦、汉包、汉纸和汉伞、汉墙等产品。

这也是之前汉能上市公司汉能薄膜发电取得亮眼半年报业绩的关键:今年上半年,汉能薄膜发电上游业务由去年同期的17.26亿港元增至今年上半年的190.84亿港元,大幅上升10倍。在整体营收中,上游业务收入占到93%,成为绝对的主力;下游业务收入约13.30亿港元,已达2017年全年下游业务收入近七成。

赋能中国产业结构转型

汉能的成功,离不开它对于自己战略判断的自信——薄膜化、柔性化将会是光伏产业发展的未来趋势。作为国内外薄膜太阳能技术路线最早的试验者和坚守者,李河君要开辟一个更具想象力的“移动能源”市场。实际厚度不到一根头发丝的1/10的薄膜,只用零点几秒就可以把阳光转化为电,汉能可以让人类像绿色植物一样直接利用阳光,想象空间无穷无尽。

汉能在移动能源领域里的多年坚持,也得到了国家的重视和市场的回应。2015年以来,国务院、发改委、工信部等部门先后发布35个文件,把薄膜太阳能技术及相关应用列入了国家重点鼓励和支持的技术和产业目录。

2017年9月,国务院发布了《国务院关于支持山西省进一步深化改革促进资源型经济转型发展的意见(国发〔2017〕42号)》,明确表示支持山西省推动能源供给革命,其中的一个重要目标便是布局太阳能薄膜等移动能源产业,打造移动能源领跑者。

这是由汉能率先提出的“移动能源”概念首次出现在国家政策中,并成为国家能源改革的重要目标。在中国的八大战略性新兴产业中,它涉及了新能源、新能源汽车、新材料、高端装备制造、节能环保、信息技术等六大项。

2018年4月,工信部、住建部等六部委联合发布《智能光伏产业发展行动计划(2018-2020年)》,对新产品新业态、光伏智能创新和清洁能源智能升级和应用提出了指导意见,明确提出“推动先进光伏产品与消费电子、户外产品、交通工具、航空航天、军事国防等结合,鼓励发展太阳能充电包、背包、衣物、太阳能无人机、快装电站等丰富多样的移动产品”。

数据显示,未来3年,我国(太阳能)相关产品的潜在市场总规模达8万亿元,有望成为“十三五”期间拉动经济增长的新引擎。不单单是无人机,汉瓦、汉墙等产品面向的,都是一个个万亿级市场。

  此刻,新一轮科技革命方兴未艾,国际产业分工格局正在重塑,汉能先锋者角色不会改变。到 2022 年底,汉能要成为像苹果、微软、谷歌一样有影响力的全球最伟大的公司之一。在李河君看来,“全球移动能源时代已经全面到来,就在今天,就在此刻。”