全球首座零排放南极站 使用风光供能

“伊丽莎白公主站”是世界上第一座仅靠风能和太阳能就可以维持运行的南极科考站，它位于南极大陆一处高高的山脊上，山脊北面强劲的风能和贴在科考站上的600 块太阳能光伏电池板保障了它的能量来源。而一套能源管理系统则构成科考站保持零排放运作的“大脑”，对于科考站的工作人员而言，如何高效地利用能源或许比怎样获得这些能源更重要。

外滩画报3月21日报道 自1954年澳大利亚在东南极大陆沿海建立世界上第一个常年南极科考站，56 年过去了，现在的南极究竟有多少个南极科考站？

答案是53个。

在这全部的53个南极科考站中，有一所是最与众不同的，今年2 月15 日，一座由比利时政府授权修建，以比利时国王孙女伊丽莎白公主名字命名的极地考察站“伊丽莎白公主站”（PrincessElisabeth Antarctica）宣布建立。这是世界上第一座“零碳排”极地考察站，从它诞生的第一天起便受到极地科学家以及环保分子的关注。科考站一旦成功运转，将证明非传统型能源在世界上最冷的地区也是切实可行的。

“如果我们能在南极建立一个仅靠风能和太阳能就可以运行的科考站，就别提在世界上其他地方了，这个项目将证明我们是有能力、有技术改变这个世界的。”科考站的项目总监、国际极地基金总裁阿兰·于贝尔(Alain Hubert) 在科考站成立仪式上说。

由风能与太阳能供给能源

“伊丽莎白公主站”设立在南极圈内的毛德皇后地(Dronning Maud Land)，原属挪威，其地理位置非常特殊，位于南极大陆面向大西洋的部分，历来是各国建立极地科考站的主要选择地，“伊丽莎白公主站”也设在此地一处高高的山脊上。建立之初，工程设计人员考察了当地的地理环境，给出如此评价，“建立在此处的科考站会经历极端强劲的风力考验”，据来自国际极地基金的发言人透露，此处的风力为每小时300 公里。

作为一个常年科考站，“伊丽莎白公主站”包括有科学考察和日常生活两大区域，并且设计还必须满足科考站靠高效使用可替代能源的要求，负责这个项目的萨米恩伙伴事务所可谓是费尽心思。

首先他们为科考站设计了一个类似于太空飞船般的前卫造型：科考站的主建筑分为上下两个主要层面，上层高出山脊许多，是主实验室所在地；而下层则主要是储藏室、车库以及其他的生活功能区域。除此之外，为了尽可能多地利用此地的强劲风能，与普通科考站不同，建筑师们在科考站北面建立了9 座风车。虽然这里风力极端强劲，使科考站在这里建立地基的工作十分艰苦，但也正因如此，强风成为科考站第一个主要的稳定能源来源。

据测算，目前，9座9 米高的风车能产生54 千瓦/ 时的电力，全部用作科考站内的电力应用。

除了风能之外，科考站的另一个主要能源则来源于太阳能。整个科考站装备有超过600 块太阳能光伏板, 其中408块装在科考站主楼的墙壁和天花板上，另有288 块装在技术楼的楼顶。由于南极处于南半球，所以多数太阳能光伏板都朝向北面对着太阳，而精明的建筑师为了尽可能地利用每一份太阳能，所以他们最后决定在科考站的每一个方位都装太阳能光伏板，“这样才能吸收不同时段、不同方位的日照”，新闻发言人解释说，这些太阳能光伏板可以产生大约50.6 千瓦/ 时的电力。在“伊丽莎白站”内，太阳能除了担负供电的责任，还负担了供热的责任：装置在科考站楼顶的18 平方米太阳能集热管足够为厨房、浴室提供热水；而另外6 平方米装置在仓库的集热管则帮助化雪以制造饮用水。

由于这是全世界第一所只使用新能源运转的极地科考站，对于建设者来说，保证极地科考站的运转必须放在首位，国际极地基金的工作人员透露说，科考站内其实还是装置有两台柴油发电机以备不时之需，但自科考站投入使用以来，还从不曾发生过需要使用柴油发电机的机会。

“这个项目的成功运作完全可以中止怀疑论者对于清洁能源可靠性的猜测。”于贝尔评价说。

使用比生产更重要

有幸参观过“伊丽莎白公主站”的人都可能惊奇地发觉，无论是大到建筑的朝向、使用材料，细微到一扇窗户的朝向都透露出设计者的匠心独具，以保证科考站的“消极运转”：除使用太阳能电池板和风力发电机外；科考站内部的电器和电脑等设备采用节能设计；墙壁还使用40 厘米厚的塑料材料，内外两侧包覆松木面板以减少热量的散失；另外，工作人员的生活垃圾也将回收处理。

考察站使用微生物体和分解技术可使洗澡水和冲厕水循环使用5 次。要确保这世界上第一座“零碳排”科考站的顺利运行，真正的秘诀不在于产出，而在于如何“消灭不必要的能源消耗，或者说是保证能源的最高效使用。”工作人员解释说，其中，最重要的就是电力系统的高效使用。为此，来自施耐德以及Laborelec 的科研人员特别为这座科考站设计了一套能源管理系统。这套依据可编程序逻辑控制器技术开发出来的能源管理系统可以看作是整个科考站能源消耗的“大脑”，分分秒秒管理着科考站内的能源产出以及消耗，并可以按照需求自动安排能源消耗的优先秩序，以保证能源的最有效率使用，“伊丽莎白公主站目前所消耗的能源是现在同类科考站的十分之一，这才是保证整个科考站仅使用可替代能源的秘诀。”工作人员透露道。

进入3 月之后，南极进入冬季，科考站也将进入漫长的无人或少人阶段，但今年则完全不需要担心，一个新的卫星链接已经完成，通过卫星，科考站的工作人员可以远程操控，即便是不在科考站内，人们还是可以通过卫星远程操作来控制和调整站内的能源消耗