过去四十年，太阳能的价格大幅下降。这一令人欣喜的发展使个人能够在家中安装太阳能板并自行发电。拥有家庭太阳能系统的人更加独立，也能避免公用事业公司可能上调电费。此外，这也让房主能够更好地控制并减少自身的温室气体足迹。
受规模经济和可充电锂离子电池技术进步的推动，电池成本也在下降。如今，锂离子电池已用于笔记本电脑、智能手机等各种设备。拥有大型电池组的房主还可以储存太阳能板白天发出的多余电力，并在夜间取用。未来，电动汽车的广泛普及也能为家庭增加电池容量。所有这些都让个人能够更多地使用自家太阳能发出的电，减少对电网供电的依赖。
摆脱电网并不容易
然而，风能和太阳能的供应会随季节变化。例如，冬季即使在白天，日照也很少。天空可能被云层遮蔽，太阳能板也可能被积雪覆盖。这些不利条件可能持续数月。
目前还没有一种电池技术能够以经济可行的方式储存足够的电力，支撑数周、甚至数月的停电。大多数安装了太阳能板的房主仍需接入电网，因为阳光并非全天候可用，而且电池容量有限。要完全摆脱电网依然十分困难。
公用事业公司也在反对。许多公司主张，所有人都必须共同承担集中式发电和电网基础设施的维护与升级费用，即使是具备自主发电能力的家庭也不例外。一些公司正在对拥有现场发电设备、但仍需接入电网的用户收取接入费。
但有没有新技术能够改变这一局面？
让发电厂变小
过去一个世纪，地球上超过80%的电力由中央发电厂生产，今天仍然如此。这些发电厂规模庞大，有些可为约一百万户家庭供电。
但一座发电厂的成本可能高达数十亿美元。它们燃烧煤炭、天然气、石油或核燃料来产生热量，驱动机械涡轮机和交流发电机发电。这些电力需要输送数百英里才能到达终端用户，需要昂贵的输电基础设施，也会造成效率损失。此外，使用化石燃料的发电厂会加剧气候变化。
不过，这些传统发电厂确实有一项关键优势。与新型可再生能源不同，它们能够随时发电，可以补充太阳能发电厂的供电能力，按需提供电力。
希望摆脱电网的个人也需要为家用太阳能板配备补充能源。那么，发电厂能否缩小到家庭的规模？
高效小型发电机即将问世
事实证明，大多数家庭已经拥有一座微型发电厂的一半。电力只是我们日常能源消耗的一部分——我们还需要热量来保暖。我们需要热能为住所供暖、加热生活热水和烹饪食物。因此，在美国，超过6000万户家庭使用天然气供暖；欧洲家庭则安装了1亿台燃气锅炉。
如今，相关技术正逐步成熟，可以补齐这座微型发电厂的另一半。这项技术称为微型热电联产（CHP）。微型热电联产装置体积与家庭规模相当，能够同时发电和供热。热量满足空间供暖和热水需求，电力则为家用电器供电。
它是如何运作的？先来看看目前的情况。现在，锅炉燃烧天然气，温度高得惊人，接近2,000°C。然而，你只需要约50°C的热水和空间供暖。目前，燃气锅炉只是让热量逐渐散失、冷却，浪费了大部分有用能量。相比之下，微型热电联产利用这一巨大的温差，在供热的同时发电。
微型热电联产能够按需在需要电力和热量、且二者都能发挥价值的地点同时生产电力和热量，整体效率可达90%。相比之下，中央发电厂的发电效率为35%。这些电厂通常会将废热丢弃，因为热量无法输送数百英里到达需要的地方。微型热电联产的较高效率有助于将房主的能源账单削减30%，并减少其碳足迹。
一些微型热电联产技术采用机械发动机，例如内燃机或斯特林发动机。它们只有在较大规模下才能达到较高效率，因此更适合大型公寓楼或商业建筑。
如今，燃料电池和热电子能量转换器等新技术即使在单户住宅的规模下也能实现高效率。这使个人消费者和房主也能使用微型热电联产。此外，这些新技术没有活动部件，因此维护需求低得多，也不会产生噪声污染，更适合住宅环境。最后，这种配置让个人能够按需发电，从而补充家庭太阳能发电和储能。
分布式发电的未来
太阳能、电池和高效小型发电机组成的系统，益处不止于环保和节省能源账单。最近就有一个令人痛心、至今仍未解决的例子：飓风玛丽亚袭击波多黎各（一个拥有340万人口的美国领土）一个月后，岛上仍有80%的地区没有电力。这场悲剧揭示了传统集中式发电和输电系统的脆弱性。
未来可以有所不同。让电源靠近终端用户，树木倒在电线上时，电力就不太容易中断。太阳能、电池和小型发电机可以组成微电网，增强能源系统的韧性。
实现小型化意义重大。这些技术结合起来，能够实现分布式发电，甚至覆盖单户家庭。对于发展中世界而言，这一点至关重要，因为那里仍有数十亿人无法获得可靠电力。借助这些技术，社会可以跨越在集中式发电和输电基础设施上投入数万亿美元的阶段，从而更快地为所有人供电。
