“2022年光伏和儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用的回顧”第二部分介紹了光伏項(xiàng)目和應(yīng)用的趨勢(shì)。
光伏-水泵項(xiàng)目
微電網(wǎng)可以為水泵提供以獲取地下水,而這只是光伏系統(tǒng)幫助世界上許多地方緩解水資源短缺的一個(gè)例子。
光伏-水泵項(xiàng)目是一個(gè)快速擴(kuò)展的應(yīng)用,對(duì)于世界上許多地區(qū)來(lái)說(shuō),光伏系統(tǒng)在一些小規(guī)模應(yīng)用中也能夠獲得巨大的收益。
例如在坦桑尼亞的桑給巴爾島,以往采用柴油發(fā)電機(jī)為管道泵提供電力供水,每月燃油成本達(dá)到20萬(wàn)美元以上。桑給巴爾水務(wù)局(ZAWA)開(kāi)始使用離網(wǎng)光伏系統(tǒng)為其鉆孔設(shè)備、水庫(kù)運(yùn)行設(shè)施和配電網(wǎng)的水泵提供電力。
桑給巴爾水務(wù)局(ZAWA)總干事Salha Mohammed Kassim表示,在170萬(wàn)人口的桑給巴爾島上,目前只有36%的家庭能夠正常供水。
Kassim說(shuō):“要想實(shí)現(xiàn)100%供水的目標(biāo),我們還有很長(zhǎng)的路要走,但出于這個(gè)原因,我們正在尋求安裝更多的離網(wǎng)光伏系統(tǒng)為水泵提供電力。”
光伏-水泵項(xiàng)目的另一個(gè)應(yīng)用是光伏電解脫鹽制氫。這是一種用在干旱地區(qū)的離網(wǎng)解決方案,但它在更大規(guī)模的工業(yè)供水方面也很有吸引力,尤其是可以提供綠色氫氣。
麥肯錫公司表示,用水密集型企業(yè)可以通過(guò)采用可再生能源來(lái)降低成本。通過(guò)對(duì)1500家化工和食品飲料加工業(yè)公司的分析司發(fā)現(xiàn),大量的能源消費(fèi)來(lái)自可再生能源利用率低、水資源壓力大的國(guó)家,這對(duì)水資源和碳排放造成了不成比例的不利影響。分析表明,如果可再生能源采用量增加50%,將使化工和食品飲料加工這兩個(gè)行業(yè)的用水量減少60%。
還一個(gè)具有廣闊發(fā)展前景的應(yīng)用是在運(yùn)河上方安裝光伏系統(tǒng),尤其是在水資源短缺的地區(qū)。十年前,印度在古吉拉特邦安裝了首個(gè)運(yùn)河光伏系統(tǒng)。加州大學(xué)(UC)強(qiáng)調(diào)了這種解決方案的共生互利性質(zhì),這有助于節(jié)約用水,同時(shí)可以發(fā)電,并且不占用耕地。
加州大學(xué)默塞德分校環(huán)境工程師、該研究報(bào)告的主要作者Brandi McKuin說(shuō)::“利用運(yùn)河安裝光伏系統(tǒng)可以提高這兩種系統(tǒng)的效率。運(yùn)河上的光伏系統(tǒng)陰影可以減少水分蒸發(fā),尤其是在加州炎熱的夏天。此外,由于水的升溫速度比陸地慢,流經(jīng)光伏組件下方的水可以使其溫度下降幾度,從而使發(fā)電量增加3%。”
該研究表明,如果加州長(zhǎng)達(dá)6500公里的運(yùn)河上方都安裝上光伏系統(tǒng),每年將節(jié)省近3000億升水,并產(chǎn)生15GW的可再生能源電力。
光伏建筑一體化
光伏建筑一體化(BIPV)長(zhǎng)期以來(lái)一直有著巨大的發(fā)展前景,但其大規(guī)模應(yīng)用仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。在過(guò)去的十年中,在技術(shù)和美學(xué)上的改進(jìn)使光伏建筑一體化(BIPV)在更廣泛的項(xiàng)目中更加可行。其中一具有意義的用例是歷史建筑的翻新和減排。
西班牙onyx Solar公司首席技術(shù)官Teodosio del Caño說(shuō):“事實(shí)上,可以開(kāi)發(fā)隱藏光伏電池的新產(chǎn)品,這使得在建筑翻新項(xiàng)目中使用光伏系統(tǒng)變得更容易,因?yàn)楣夥M件看起來(lái)像任何其他材料一樣,例如瓷磚或玻璃。”
onyx Solar公司經(jīng)在世界各地的歷史建筑上使用了創(chuàng)新的光伏建筑一體化(BIPV)解決方案。del Caño表示,近年來(lái),正是該技術(shù)在美學(xué)上的改進(jìn)使該細(xì)分市場(chǎng)得以增長(zhǎng)。他說(shuō),“在過(guò)去的兩年,我們主要在建筑外墻采用光伏產(chǎn)品,以前是應(yīng)用在天窗和檐篷,但現(xiàn)在建筑外墻是一個(gè)很好的市場(chǎng)。如今在建筑物正面使用光伏建筑一體化(BIPV)技術(shù)并沒(méi)有什么限制。”
光伏建筑一體化(BIPV)立面的技術(shù)改進(jìn)是高層建筑的業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商一直關(guān)注的問(wèn)題,特別是在依賴電網(wǎng)的建筑的減排途徑相當(dāng)有限的情況下。
隨著全球城市人口的爆炸式增長(zhǎng),許多人在高層建筑中工作和生活。與建筑的整體面積相比,其屋頂?shù)拿娣e相當(dāng)小,安裝屋頂光伏系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)可行。
但隨著光伏組件成本的持續(xù)下降和光伏組件能量密度的增加,城市中摩天大樓現(xiàn)在可以為建筑物提供更多的電力。將這種變化與光伏建筑一體化(BIPV)技術(shù)的改進(jìn)結(jié)合起來(lái),特別是在外墻方面,摩天大樓具有了成為光伏發(fā)電場(chǎng)的巨大潛力。
Venergy Australia公司首席執(zhí)行官M(fèi)atthew Wilkins說(shuō):“隨著光伏技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在的光伏組件的能量密度超過(guò)450W,這使得中央商務(wù)區(qū)的摩天大樓采用可再生能源項(xiàng)目成為可能。”
Venergy Australia公司公司在墨爾本市中心的柯林斯廣場(chǎng)大廈安裝了223kW的光伏系統(tǒng)。
Venergy Australia公司將223kW的光伏系統(tǒng)與三個(gè)600kW的燃?xì)廨啓C(jī)集成安裝在墨爾本市中心柯林斯廣場(chǎng)的五座商業(yè)大廈上,使該廣場(chǎng)的發(fā)電設(shè)施的總裝機(jī)容量達(dá)到2MW。
根據(jù)一項(xiàng)研究,如果光伏系統(tǒng)安裝在屋頂、墻壁和窗戶上,墨爾本市中心的建筑物能夠滿足74%的電力需求,屋頂光伏將占其中的88%,墻壁集成光伏系統(tǒng)和窗戶集成光伏系統(tǒng)分別占8%和4%。
該研究報(bào)告的作者之一莫納什大學(xué)教授Jacek Jesieniak表示,研究人員的目標(biāo)是展示屋頂光伏具有巨大的發(fā)電潛力。但人們不會(huì)考慮這個(gè)問(wèn)題,因?yàn)樗麄儍A向于從建筑的規(guī)模而不是城市的規(guī)模來(lái)考慮。
澳大利亞建筑商FenderKatsalidis公司(曾經(jīng)建設(shè)世界第二高樓678.9米的吉隆坡Merdeka 118大廈)的副總監(jiān)Jim Stewart表示,鼓勵(lì)更多的客戶采用光伏解決方案,因?yàn)榇蠖鄶?shù)超過(guò)180米高的建筑在50年內(nèi)不會(huì)被拆除。摩天大樓已經(jīng)成為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)屋頂光伏系統(tǒng)的常見(jiàn)場(chǎng)所。
如今很多人知道光伏系統(tǒng)可以在偏遠(yuǎn)的離網(wǎng)地區(qū)提供可靠的能源。在2022年,人們看到光伏系統(tǒng)的應(yīng)用范圍再次擴(kuò)大,甚至應(yīng)用在世界上一些最危險(xiǎn)的地方。從海上石油鉆井平臺(tái)到偏遠(yuǎn)的礦場(chǎng),再到?jīng)_突地區(qū)的前線,光伏系統(tǒng)可以在其他能源設(shè)施難以部署的地方發(fā)揮作用,而且不需要定期維護(hù)。偏遠(yuǎn)地區(qū)不僅可以使用光伏系統(tǒng)的電力,節(jié)省昂貴的燃料運(yùn)輸成本和維護(hù)成本,還可以降低工作人員的風(fēng)險(xiǎn)。
美國(guó)軍方也注意到了光伏系統(tǒng)的這些好處。總部位于布魯克林的光伏織物和結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)商Pvilion公司開(kāi)發(fā)了一款易于安裝的光伏帳篷。該公司高管Julia Fowler表示,這種帳篷的作用遠(yuǎn)不止在前線為士兵提供庇護(hù)場(chǎng)所,還具有提供電力、便利性、適應(yīng)性、加熱和冷卻等功能,以及免受各種因素的影響。
有趣的是,這個(gè)解決方案也被認(rèn)為是光伏-水泵項(xiàng)目的一部分。美國(guó)陸軍的Arcwater項(xiàng)目將光伏帳篷的電力用于在靈活的戰(zhàn)斗部署情況下獲取水資源。
美國(guó)第52戰(zhàn)斗機(jī)聯(lián)隊(duì)的高級(jí)軍士長(zhǎng)Brent Kenny表示,在一個(gè)通常需要花費(fèi)4萬(wàn)美元為期三天的30人的任務(wù)中,在提供相同作戰(zhàn)能力的情況下,采用光伏帳篷的電力以及水收集器等其他技術(shù)所花費(fèi)的費(fèi)用不到600美元。