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2023-08-22 00:14

气温上升意味着需要更多的空调,这意味着需要更多的电力——屋顶太阳能是一个完美的选择

Roof with solar panels and air con unit

今年6月12日,英国最后一座燃煤电厂从46天的休眠中苏醒,以满足运行空调机组的电力需求。

这是罕见的情况,因为全国天气炎热,风力低,核电站正在维修,与挪威的电力互联出现故障。但天气只会越来越热,这一事件揭示了屋顶太阳能系统在我们未来的能源系统中应该发挥的重要作用。

在英国的夏季,依靠煤炭为空调供电的荒谬之处是很难忽视的,尤其是考虑到屋顶太阳能系统在满足这种需求方面的独特定位,因为夏季高温与大量阳光同时出现。它们还可以帮助建筑物遮阳,有效地减少冷却需求,降低能源消耗。

制冷需求不仅限于空调,还可能涉及家庭、超市、办公室、医院、工厂等许多其他能源密集型过程。在全国各地,电动机驱动着压缩机,用于冷却冰箱、冰柜、数据中心、食品加工行业、水冷机等。

随着气温的升高,这台设备的工作强度会加大。据英国政府估计,热浪期间的制冷需求峰值可能是夏季平均水平的两倍。

屋顶太阳能板的冷却效益

屋顶太阳能还可以使建筑物保持在阴凉处,从而减少对冷却的需求。亚利桑那州立大学(Arizona State University)进行的一项研究发现,即使是一组遮阳半个屋顶的太阳能电池板,也能使制冷需求减少2%到13%,这取决于地点、屋顶类型和绝缘水平等因素。

3D map of city

尽管英国屋顶太阳能的安装速度比以往任何时候都要快,但它的利用率仍然很低,大约每30栋建筑中才有1栋安装。最近整个城镇和城市的3D地图使得更准确地估计潜力成为可能。谷歌环境洞察等工具分析卫星图像,不仅可以看到在我们的城市天际线上可以安装多少模块,还可以看到它们应该安装在哪里,以最大限度地减少阴影并产生最多的电力。

想想我们工作的英格兰中部城市诺丁汉和考文垂的可能性吧。如果诺丁汉能够最大限度地发挥其屋顶的潜力,所有这些电池板可以产生近500兆瓦的电力,大约相当于一个中型燃气发电厂的发电量。考文垂的潜力更大,装机容量为700兆瓦。这些容量将相当于诺丁汉近三分之一的电力需求和考文垂近一半的电力需求-仅从他们的屋顶。

shaded satellite image of city

地球正经历着12万年来的最高温度,保持建筑物的凉爽至关重要。目前,制冷需求主要是由非住宅建筑驱动的,但预测显示,到本世纪末,80%左右的需求可能来自住宅。

这让事情变得很尴尬,因为家用空调往往是在人们下班或放学回家的晚上使用得最多,而不是在阳光明媚的白天。澳大利亚的研究人员提出了一个聪明的解决方案来解决这种不平衡,通过编程使空调机组与太阳能系统协同工作,在人们回家之前对建筑物进行预冷。

面对不断变化的气候挑战,太阳能系统在解决夏季制冷需求和增强气候适应能力方面的关键作用越来越明显。尽管6月份对燃煤发电的不寻常依赖凸显了这一紧迫性,但接下来的一个月出现了一个有趣的现象:尽管7月份天气凉爽、多云、多雨,但太阳能电池板仍然贡献了英国约8%的电力需求。这一数值超过了2022年7月的数值,尽管那个夏天的气温破纪录。

发生了什么事?尽管今年7月太阳能电池板发电量下降了7%,但总体电力需求下降了15%,部分原因是制冷需求大幅减少。两者之间的联系非常明显。