光伏建築一體化,建築業與節能環保的美妙組合

何為光伏建築一體化?

光伏建築一體化,是應用太陽能發電的一種新概念,簡單地講就是將太陽能光伏發電設備安裝在建築的圍護結構外表面來提供電力。根據光伏發電設備與建築結合的方式不同,光伏建築一體化可分為兩類:一類是光伏發電設備與建築的結合,即附加貼合在建築外。另一類是光伏方陣與建築的集成。如光電瓦屋頂、光電幕牆和光電採光頂等。在這兩種方式中,光伏發電設備與建築的結合是一種常用的形式,特別是與建築屋面的結合。由於光伏發電設備與建築的結合不佔用額外的地面空間,是光伏發電系統在城市中廣泛應用的最佳安裝方式,因而倍受關注。


光伏建築一體化,建築業與節能環保的美妙組合

北京某企業的光伏幕牆

光伏建築一體化帶來的好處

首先,光伏設備能夠發電,這樣一來能降低能耗,既節能環保,又能為使用者減少電費開支,同時部分廠商的設備發電後可以聯入國家電網,直接產生經濟效益。

其次光伏建築實現一體化後,光伏設備不佔用額外的土地資源,可與建築實現融合,這樣一來節約了寶貴的土地資源。

另外光伏設備在炎熱的夏天可以既吸收光能,又為建築整體降溫,可減少在使用空調上的電力開支。

光伏設備的原理和發展現狀

目前光伏材料分為三類,硅類和非硅類。硅類又細分為三類,單晶硅,多晶硅和非晶硅類。非硅材料包括銅銦鎵硒和碲化鎘。

在這些光伏材料中,單晶硅的轉換效率(即為太陽能轉換為電能的效率)最高,可達22%左右,非硅材料的效率較低,普遍只有百分之十幾。非硅材料雖然轉換效率較低,但其有具有柔性的優點,這意味著,這類材料在宏觀上可以略微彎折和扭曲,可以裝在複雜、容易發生震動、變形的表面上。例如共享單車的發電車筐,就是這類柔性光伏材料的用武之地。


光伏建築一體化,建築業與節能環保的美妙組合

共享單車的發電車筐,用於為車身配備的智能鎖供電

光伏建築一體化的實際應用

目前國內外均有建築實現了部分的光伏建築一體化。在光伏幕牆上,有位於廣東河源的華僑城項目,這棟建築的外立面大量採用了光伏幕牆,裝機總量達312千瓦,除此之外,還有位於南昌的高新區科創中心項目,這個項目的裝機總量達到了460千瓦。


光伏建築一體化,建築業與節能環保的美妙組合

南昌高新區科創中心

除光伏幕牆之外,光伏建築一體化產業還發展出了光伏瓦,即將光伏材料做成瓦的形狀,從而既能發揮瓦的功能,還能夠發電。特斯拉於近年開發出了太陽能瓦solar roof,這種瓦片看起來與傳統瓦無異,但是它由鋼化玻璃製成,強度可達普通瓦的三倍,同時還能夠發電。Solar roof在美國已經得到了大範圍推廣,目前該項目也進入了上海,欲在我國開拓新的市場。

此外,我國的漢能公司也開發出了一款叫做漢瓦的光伏瓦。漢瓦採用了銅銦鎵硒技術,因而可將瓦做成曲面。漢瓦在我國的安徽、江浙地區有小規模應用。


光伏建築一體化,建築業與節能環保的美妙組合

特斯拉Solar Roof

光伏建築一體化面臨的挑戰

首先光伏建築一體化產品的造價普遍較高,一平米的光伏玻璃的單價達1600元,而普通幕牆的價格僅為700-800元。光伏瓦的價格以漢能的漢瓦為例,每平方米為1000元左右,而普通瓦僅為一百元左右。因此,較為高昂的造價是阻礙該產業發展的主要因素。

此外,光伏產品發電效能也有待提升,目前光伏玻璃的光電轉換率普遍偏低,優秀的產品也僅可達到20%。而且該類產品發電效果的影響因素較多,包括季節、天氣、塵埃沉澱、朝向和角度等。因此實際轉換率可能遠遠達不到廠商所宣傳的那樣高。


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