不管出于何種原因，日本和德國已經站在了棄核之路的最前沿。

　　日本是世界上僅次于美國、法國的第三大核能發電國家。從2011年3月起，日本逐步減少核能的發電量，取而代之的是國外進口燃料。隨著核反應堆的陸續關停，日本對進口原油、天然氣、燃煤的依賴越來越大。

　　日本能源經濟研究所預計，如果將全部核反應堆閑置不用，日本今年將比2011年多花600億美元用于進口原油、天然氣和燃煤。與此同時，二氧化碳的排放量將進一步攀升5.5%。

　　而當德國把關閉核電站加入到他們的能源轉型計劃中時，柏林也將自身置于一場將在整個歐洲引發巨大反響的能源試驗中。德國必須在降低能耗的同時，付出巨大而難以估量的代價，以前所未有的規模來開發和應用可再生能源技術。

　　為了取代核能，能源巨頭們競相在遠離海岸的地方建設巨大的風電場；并且正在計劃建造新的輸電設施。與此同時，電力供應商們正在尋找讓工廠在風能和太陽能出現斷檔時保持正常運作的方法。他們正在尋找廉價、大規模的儲能形式，并且希望計算機可以智能協調多達數百萬的分布式電源。

　　1 “兆瓦級”光伏電站

　　日本已于7月開始實施可再生能源固定價格收購制度(FIT)。這讓那些早就在謀劃大規模光伏電站——兆瓦級太陽能發電的能源巨頭們加快了行動步伐。

　　按照FIT規定，通過光伏發電所產生的電力以平均42日元/千瓦時的價格，由電力公司負責收購20年。日本于6月開設的分散型綠色賣電市場，使得特定規模的新電力公司買賣兆瓦級太陽能所發的電力成為可能，這些利好政策將推動日本太陽能市場迅速進入發展高峰期。

　　早在4月10日就宣布將在日本西南部鹿兒島設立日本最大規模太陽能發電廠的京瓷公司，在7月10日正式成立了“鹿兒島兆瓦級太陽能發電站”公司，資產達43億日元，總部設在鹿兒島市的九電工鹿兒島分公司內。發電站預定今年9月開工建設，2013年秋季完工，面積約127萬平方公尺；將采用京瓷生產的太陽能電池模塊，京瓷太陽能公司、九電工及竹中建筑負責建設施工，京瓷負責公司的運營業務。

　　“鹿兒島兆瓦級太陽能發電站”的裝機量為7000萬瓦，預計年發電量大約為7880萬千瓦時，相當于2.2萬戶普通家庭的用電量，每年大約可削減2.5萬噸二氧化碳排放；所發電力將銷售給九州電力。

　　與此同時，軟銀能源也計劃在北海道苫小牧市東部設立太陽能發電站，發電功率預估至少20億瓦。軟銀太陽能布局規模龐大，數量多達十多座。

　　2 虛擬發電站的前沿研究

　　德國四大電力公司之一的德國萊茵集團(RWE)在埃森市西邊的杜伊斯堡進行了一項關鍵技術的研究。

　　在這種技術中，軟件智能控制著海量的小型電源以協調它們的電力輸出，并在能源市場上出售。其目標是把數千個單獨供電時都存在不可靠性的可再生能源發電裝置，轉換成可以信賴的電網的一部分。

　　RWE的研究人員對十幾個設計用來熱電聯供的燃氣鍋爐和燃料電池進行測試。理論上，電力公司可以征集成千上萬個家庭用機組，以及為公寓和寫字樓供能的大型機組，制造額外的電力提供給電網。德國全國用電量差不多有5%可以通過這種方式獲得，其發電量大約相當于新的離岸風電場所提供的。

　　個人用戶和企業需要逐漸替換已有的燃氣鍋爐，基礎設施也必須落實到位才能同步成千上萬個電源，要達到這一步需要花費數十年。而工程師們正在測試一種全新的網絡，其作用相當于120個小型發電站的通訊樞紐，這些電站依靠可再生能源發電，總發電能力為160兆瓦。軟件把氣象預報納入考慮，收集大量來自風能和太陽能的可再生電力，通過切換生物質發電廠的開啟和關閉來平衡電力輸出的波動，從而制造出穩定的電力。

　　在未來，這種系統也會包括需求管理，電力公司會給愿意在電力需求高峰期自動削減用電量的用戶提供折扣。有朝一日，系統也可以從停靠的電動汽車中提取電力，或是把電能儲存在它們當中，以補償風能的變動。

　　通用電氣和其他公司也正在追求這樣的理念。通用電氣的萊梅特說：“今天我們所知的是能源市場將會分散化，將會成為一個碎片化的市場，而過去，我們有4家電力公司，現在我們有350家發電公司，今后還會增加到1000家，如果你把每個屋頂有太陽能電池板的人計算在內的話，這個數字會增加到上百萬。所以我們看到的一個趨勢是：需要強調的不再是發電，而是電力的管理。”

　　3 安裝太陽能電池板的機器人

　　目前，太陽能在全球總發電量中的占比不足2%，這是因為傳統太陽能電池板每平方米產生的電力約為145瓦，僅能點亮兩三個燈泡。這就意味著，要想讓太陽能發電的效益和一個大型化石燃料電廠的峰值容量媲美，就要把太陽能電池板覆蓋在面積相當于5到6個華盛頓國家廣場那么大的地方。而更重要的是，這么多的電池板，現在每一個都是人工安裝的。

　　德國的一些企業正在研發能夠不分日夜、在各種天氣條件下自動安裝地面裝配型太陽能電池板的移動機器人。其中，PVKraftwerker公司所設計的機器人Momo預計能夠組裝發電廠級的太陽能電池板，這種電池板的大小是家庭屋頂電池板的四倍大。

　　研發這種機器人的主要目的是為了節省勞動力成本，因為隨著電池板價格的日益降低，勞動力成本在太陽能發電中所占的比重就會隨之增大。據了解，使用機器人后以前需要35個工人才能完成的安裝工作，現在只需要3個，耗費的時間也只有原來的1/8。對于一個發電能級為14兆瓦的太陽能發電廠，人工安裝電池板的成本大約要200萬美元。這個工作如果是由機器人代勞，成本可以減少將近一半。

　　德國能源轉型計劃提出，在8年內實現全國1/3電力來自可再生能源，到2050年增至80%。這種機器人的出現或許將更有利于這些目標的實現。2011年，德國的太陽能裝機量在世界上處于領先地位，當年共安裝了足以產生約7500兆瓦電力的電池板，覆蓋了差不多50平方公里的地面和屋頂。

　　PVKraftwerker打造的機器人，用的是來自日本的現成組件。它的機械手臂架設在一部有著類似坦克履帶的全地形車上。在吸盤抓住電池板的玻璃面后，機械手臂根據相機提供的現場三維視圖指導，將電池板擺放到正確的位置上。

　　依據太陽能電站詳細設計處理軟件程序，組件安裝過程可重復10萬次，機器人每次安裝可以覆蓋到70公里。據了解，Momo可以在任何天氣條件下工作，安置超過6平方米的組件，可攜帶140公斤的有效載荷。但完全自動化安裝過程是一件非常困難的工作。德國的大部分太陽能電力都來自屋頂的太陽能電池板陣列，屋頂的形狀和方向有太多的變化，給機器人的安裝工作增加了難度。

　　弗勞恩霍夫可持續能源系統中心的科學總監認為，機器人的作用會很有限。但對于大型的、架設在地面的安裝工程，隨著安裝規模的增大，對機器人的使用就不可避免了。

　　這些機器人可以在惡劣的環境中提供電力。日本政府已經委托PVKraftwerker公司開發一種適合本國的機器安裝工人。它們將能夠獨立在福島核電廠災害現場附近受輻射的地區安裝一個太陽能電廠。