研究:建筑外墙光伏板可发电并显著降低制冷能耗

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一组中国研究人员通过模拟评估了在建筑外墙安装太阳能光伏板的全球潜在效益,这种做法被称为立面集成光伏(FIPV)。结果显示,将光伏板布置在建筑立面上,不仅可以产生大量电力,还能降低建筑制冷需求,从而减少碳排放,并增强城市在气候变化背景下的适应能力。

该研究由中国科学院地理科学与资源研究所姚玲教授团队完成,并发表在《自然气候变化》期刊上。

在气候变暖导致热暴露和极端天气加剧、城市用电需求不断攀升的背景下,提升城市气候韧性已成为全球关注的重点。建筑是城市能源消耗和温室气体排放的主要来源之一。太阳能光伏被视为重要解决方案,但目前应用多集中在屋顶,大量垂直外墙资源尚未得到充分利用。

在这项工作中,研究团队构建了一个全球尺度模型,用于量化FIPV的能源收益和气候效益。

研究人员结合建筑几何形态、外墙暴露面积以及气象数据,对全球范围内FIPV的发电潜力进行了模拟。随后,他们评估了FIPV对建筑采暖和制冷需求的影响,并通过逐小时匹配发电与用电需求,分析其在减排和气候适应方面的综合效应。

在被认为最合理的部署情景下,研究结果表明,FIPV每年在全球范围内可贡献约732.5太瓦时的电力,并可使建筑电力需求平均降低8.1%。研究还指出,这些能源和需求侧效益可进一步转化为显著的经济与气候收益,在超过80%的模拟区域中,建筑全生命周期电费支出呈净减少。

研究估算,如果FIPV在本世纪中叶前后达到其最大可行应用水平,累计可减少约37.7亿吨二氧化碳排放。要实现这一潜力,各地仍需结合城市形态、气候条件、建筑特征以及社会经济差异,制定有针对性的政策工具,推进适应性规划,并实施本地化部署策略。


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