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關鍵詞:可再生能源;技術水平;經濟性;發展潛力;發展路線
中圖分類號:F407.2 文獻標識碼:A 文章編號:1003-4161(2011)04-0064-04
一、引言
能源是關系到國家安全,社會經濟,可持續發展的根本大事。傳統能源在社會經濟發展中發揮了重要的推動力,成為經濟發展加速器,如今,因其資源稀缺性日漸枯竭,經濟發展動力可能不足,成為各國關注焦點;上世紀70年代石油危機更使人們認識到能源安全問題的嚴重性,引發了可再生能源思考;美國2007年次貸危機引發全球金融危機,為了尋找新的經濟成長點,可再生能源成為各國爭相投資發展的目標;再加上傳統能源對自然環境都有一定程度污染,環保成本大,運輸成本高,地域分布不均衡,采礦安全性問題,亟需找到解決途徑;世界對低碳經濟的呼吁等,都將可再生能源對傳統能源的替代研究推上歷史巔峰。
可再生能源,是指能夠循環使用,不斷得到自然力補充的一次能源。可再生能源資源在中國分布范圍廣、儲量大,具備資源優勢;不產生或極少產生污染,僅生物質能產生二氧化碳,總體溫室效應小,具備低碳優勢;目前,在傳統能源價格日漸攀升趨勢下,可再生能源替代成本逐漸下降,具備價格的潛在優勢;另外,國家制定了各種政策,針對可再生能源發展進行扶持,具備政策優勢,發展可再生能源勢在必行。
發展可再生能源遇到一些問題,新聞報紙爭相報道一些地方“產能過剩”,尤其風能,產業布局凌亂,巨額虧損,令人深思。分析原因大致如下,一是,產能相對過剩,各種可再生能源遍地開花,重復建設、造成產能過剩假象;二是,地域發展不平衡,各地政府發展可再生能源力度不同,缺乏具體指標;三是,缺乏合理論證和協調統一,可再生能源的發展還處于初級階段,經驗不足;四是,電網等配套設施不齊全,導致風電等項目并網出現問題,甚至產生了“棄風”的討論,制約了可再生能源發展。為合理有效利用可再生能源,優化配置國家能源建設,實現可再生能源技術的可持續發展,科學規劃可再生能源發展路線圖顯得至關重要。
二、可再生能源分類及比較
可再生能源分為太陽能、風能、水能、生物質能、地熱能和海洋能。可規模化開發利用的可再生能源,對能源戰略貢獻意義大,非常具有發展潛力(不包含為邊防哨所、燈塔等配備的用能,因為那些都不計成本)。
三、各種可再生能源發展路線規劃
通過對可再生能源性質、需求替代、技術水平、經濟性、環境性、發展潛力和可持續性等方面的考察,分別進行可再生能源發展路線規劃。
(一)風能
戈壁,半沙漠風能的發展要綜合考慮地理條件、人為環境、生態環境等多種因素的影響,促進風能良性發展。沙漠風能在陸上風能儲量最大、對自然生態影響最小。海洋風能儲量最大,但海洋生態未知甚多,近海生態影響不可估量,影響潮汐能、海流能和波浪能等的儲量,改變海洋附近大氣環流系統,還要考慮海防政策、軍事安全因素等。
風能發展路線為:(1)優先發展戈壁、半沙漠風能;(2)加大沙漠風能科研力量,限制開發海洋風能,投資海洋風能技術和設備制造出口;(3)最后發展一般陸地風能,因人口相對密度較大,資源相對較弱,又臨近城郊,發展規模小,不具有戰略優先意義;(4)另外,風能豐富的I型區域或較豐富的II型區域中屬于沿海重鎮、航運港口和秀麗山川的區域,機會成本太高,不能用作風能開發備選區域。
(二)太陽能
太陽能是相當關鍵且有發展潛力的可再生能源,會成為發電市場的主要替代能源,所以要掌握太陽能的核心技術,加強基礎科研工作,提高太陽能轉化率,降低硅材料和設備的造價,待時機成熟,躋身市場前列,使中國太陽能真正成為世界領先產業。
太陽能光伏發電發展路線為:(1)優先發展與風能互補的發電建設項目;(2)積極開展戈壁、半沙漠太陽能發電項目建設;(3)適當發展建筑群并網光伏發電,在配電側直接供用戶消費電能后,余電并網,減少建筑光污染;(4)加大沙漠太陽能發電課題研究力度;(5)最后開發太陽光能較好的其他大型區域,確定機會成本最小,且不阻礙城市發展規劃。
(三)水能
水能發展路線是利用而非創造,不主張主動單項開發,需結合風能、太陽能和水電基地開發步伐和可再生能源發展指標完成情況,進行投資項目建設。(1)首先安排西部水能開發,西部水能資源遠大于中東部地區,開發程度不高,在“西部大開發”戰略下,積極配合“西電東送”工程;(2)穩步發展大水電,進行水能資源管理,科學論證,規劃設計,梯度使用,有序開發,建設技術評價、環境評價、經濟評價體系,增強安全管理、確立年檢制度;(3)積極推廣發展離網地區小水電,與其他可再生能源配套開發為佳。
(四)生物質能
生物質能發展路線應被定義為是優化環境,而非向環境索取,是限制性推廣能源,應利用非糧有機物,發展具有地區經濟輻射性,外部效益大,對當地產業鏈有貢獻作用,技術成熟或基本成熟、工藝簡捷、轉化效率高、污染小的項目,并積極研發生物基產品。具體為:(1)優先解決城市垃圾處理問題。例如垃圾發電,將原有治理成本(包括倉儲、人工、運輸、填埋、土地占用等)視為項目收益,由原治理單位支付給發電廠,單獨列支;(2)加快大型養殖場、養殖小區等沼氣工程,產業鏈下放,變治污環保為創收方式;(3)大力發展農業廢棄物(秸稈等)的回收利用工作,在農業機械化程度較高的地方發展此下游產業,促進三農經濟;(4)積極開發林產品剩余物利用,多樣化產品產出;(5)科學論證森林廢棄物回收可行性,加快建立健全監督機制,謹防主次顛倒,亂砍濫伐現象;(6)散戶家畜糞便收集相對困難,易混合各種病菌,作自然肥或家庭沼氣;(7)暫不新增用于非糧纖維素植物用地。
(五)地熱能
地熱能的深層地下開采,使地殼溫度局部改變,破壞地殼熱學平衡,進而可能改變地層地殼結構。類似于煤炭能源,雖三令五申科學開采,合理回填,但過度開采時有發生,因此,地熱能開采要有謹慎、詳盡的可遠瞻性討論。應限制性推廣地熱能,(1)優先發展缺乏前述各種能源且淺層地熱能資源豐富區域,對地熱各層利用統籌兼顧,綜合規劃,法定回灌和梯度利用責任;(2)大力開發娛樂、休閑、療養等服務業,開辟旅游資源;(3)積極發展農業、漁業地熱水利用,提高產值效益;(4)開展
地熱資源開采副產品利用的相關科學研究;(5)限制發展改變地質結構的地表下深度開采行為,潛在小火山或水熱爆炸等地熱現象地區例外。
(六)海洋能
發展海洋能,(1)鼓勵進行科學研究或試驗項目論證,依次發展潮汐能、波浪能、溫差能、其他海洋能,但不考慮作為可再生能源開發路徑主要部分;(2)相近區域各種能源形式綜合開采,與農業、漁業等依賴于海洋的產業和諧發展,開發副產品,提高項目總體經濟效益;(3)大型水上作業平臺(例如鉆井平臺或航空母艦)上建造海洋能電站,分攤建設成本;(4)借鑒早期風力機械能技術,提供沿岸農業、海港、碼頭、漁業基地等用能需求,從而節約用電,節約電網鋪設成本,達到與海洋能發電類似的經濟效益。
(七)能能互補
能源發展應協調、互補、共進。(1)大力發展可再生能源能能互補技術。區域能源并不孤立存在,往往互生,尤其是太陽能和風能;(2)穩定上網電量,優化產業組合。太陽能、風能等可再生能源極度依賴自然環境,建設初期通過能能互補,優化資源配置,調整產業結構,保證電網負荷穩定性,提高可再生能源發電上網的效率;(3)發展可再生能源和傳統能源互補,在現階段是必要的,而且將成為傳統能源向可再生能源過渡的主要形式。
(八)其他相關能源
核能是我國傳統能源向可再生能源過渡的必要支持,在目前可再生能源開發利用仍需分步分階段進行時,可適度發展,但一定避免核能依賴。
氫能是一種能源載體,并且氫氣環保,零碳、零污染,能夠利用現有天然氣管道,反過來也能促進天然氣管道建設,節省投資,傳輸效率高(與電比較),因此在可再生能源發展過程中可適當發展氫能。
四、可再生能源發展路線的比例量化分析
可再生能源發展路線取決于資源儲量、技術進步、經濟效益、發展潛力和能源消費習慣,發展機會多,困難也多。可再生能源隨著技術進步、政策扶持、社會呼吁和市場認知程度的提高,雖然經濟效益不斷好轉,尤其風電、太陽能和生物質能,但要制定出全面科學可靠的發展路線難度較大,目前還受制于國際層面既定的可再生能源發展目標和低碳社會要求的影響。
(一)目前可再生能源發展的比例量化分析
基于第3章對6類可再生能源發展路線規劃的定性分析,可初步確定技術水平、經濟性和發展潛力在可再生能源中的比例權重大約為:40%,30%和30%。相應的各個可再生能源的綜合比例量化對比情況如表2所示。
從表2可以看出,太陽能、陸地風能以及成熟的大小水電,其綜合得分均達到了4.0以上,因此,是目前最具發展潛力的可再生能源,在可再生能源總體發展規劃中可優先發展。地熱能淺層開發利用難度較低,得分3.0以上,并且我國在此技術方面處于世界領先,因此,發展潛力次之,可積極發展。生物質能發展頗受爭議,無論經濟性、技術水平現階段都不高,發展前景由于其污染性并不被看好,但對化石能源的排他替代性,仍然會在近階段得到迅速發展,但預計很快就會被新科技替代,應為有限發展。海洋風能、深層地熱能、海洋能得分最低,均在2.0以下,技術要求高,開發利用難度大,目前還處在科學研究或初步試驗階段,雖有成功案例,但資源個性化強,不具備普遍實用性,因此發展前景并不樂觀,尤其是海洋能,目前應以科研探索為主。
(二)未來可再生能源發展的比例量化預計
隨著科學技術的迅速發展,光伏發電技術的效率會大幅增加,規模化成本會顯著降低,是最具發展前景的可再生能源。其次是風電,風電技術較之光伏電成熟,起點較高,但由于資源限制,會逐漸退居光伏電之后,但仍然領先于能源供給領域,與光伏電一同最終將成為支撐整個可再生能源甚至能源領域的主力軍。水電在相當長的一段時間內會作為能源供給一需求的平衡角色,解決由傳統能源向可再生能源利用過程中能源相對短缺的迫切問題。生物質能由于其對燃料資源不可或缺的替代性,在前期因傳統能源的枯竭會快速發展;而隨著科學技術進步引領能源需求新的變換,生物質能在可再生能源中的份額和重要性將逐漸弱化。地熱能的開發與煤炭等傳統能源相比具有一定的相似性,預示了其發展具有一定的局限性,短時間內不可能太快。離網型小項目在城市化進程和能源網絡的快速建設中會逐漸歸并到整個可再生能源網絡中去,其能源角色慢慢減弱。海洋能還處于能源的開發研究階段,有很多技術需要質的突破,前景尚不明朗,較其他可再生能源發展機遇還比較模糊。
根據各種可再生能源目前發展的綜合評價結果和各自的發展潛力,可以得出未來一段時間內可再生能源的發展路線圖,如圖1所示。
五、結論
發展可再生能源,必須以科研投入為主線,全面進行各種可再生能源的共同發展,總體設計,統一規劃,揚長避短,重點開發,合理配套,綜合利用,區域合作,長效經濟,加強科研,謹慎細致,試驗先行,使能源資源配置效益最大化。抓住世界發展機遇,借鑒他國成功經驗,結合國內資源狀況,穩扎穩打國內市場,積極拓展國際市場,調動全國科研力量,分步驟、分重點、分區域,向著可再生能源發展的承諾指標快速前進,爭取在這難得的歷史契機中占領制高點,成為可再生能源領域標準的制定者。
[關鍵詞]可再生能源 單位能耗啟示
一 中國可再生能源的發展前景
中國十分重視新能源的發展,現正在制定出臺《新能源產業振興發展規劃》,由此可以看出國家對新能源項目的支持。
(一)發展可再生能源的戰略目標
《可再生能源中長期發展規劃》中提出到2020年可再生能源在能源消費中占15%:全國水電裝機容量達到3億千瓦,其中大中型水電2.25億千瓦,小水電7500萬千瓦;生物質發電3000萬千瓦;風力發電3000萬千瓦;太陽能發電180萬千瓦。《核電中長期發展規劃》中提出,“十二五”期間核電投產1244萬千瓦,到2020年投產4000萬千瓦。這兩個規劃目前已經明顯不符合我國新能源產業發展需要。國家能源局正在制定《新能源產業振興發展規劃》,其中將風電、太陽能發電、核電等發展規模都進行了大幅度調高。
(二)可再生能源發展的市場份額目標
《可再生能源中長期發展規劃》對非水電可再生能源發電設定了市場份額目標:2010年和2020年,控股發電裝機容量超過500萬千瓦的投資者,非水電可再生能源發電控股裝機容量占其總控股裝機容量的3%和8%以上。雖然目前還沒有明確給發電企業規定這一強制性指標,但這一趨勢必須予以高度重視。
(三)我國所實施政策激勵
2005年頒布的《中華人民共和國可再生能源法》及其配套法規為我國可再生能源發展奠定了法制基礎,在已經進入意見征求階段的《能源法》中更進一步確立了發展新能源與可再生能源將成為我國能源的基本戰略方向之一。
二 單位能耗描述性統計研究
(一)單位能耗概念
單位GDP能耗是反映能源消費水平和節能降耗狀況的主要指標,一次能源供應總量與國內生產總值(GDP)的比率,是一個能源利用效率指標。該指標說明一個國家經濟活動中對能源的利用程度,反映經濟結構和能源利用效率的變化。
每單位GDP(國內生產總值)所消耗掉的能源:
(1)增加值綜合能耗=企業每萬元工業增加值所消耗的能源量(噸標準煤)=能源消耗總量(噸標準煤)/工業增加值(萬元)。
(2)單位產值綜合能耗=企業每萬元工業產值所消耗的能源量(噸標準煤)=能源消耗總量(噸標準煤)/工業產值(萬元)。
(二)一籃子目標規范
2004年,國家開展了有關促進循環經濟的政策研究和探討,隨后國務院提出加快發展循環經濟的政策,明確了發展的戰略目標,即必須大力發展循環經濟,按照“減量化、再利用、資源化”原則。
三 國外單位GDP能耗演變歷史及啟示
單位GDP能耗已經作為衡量我國經濟發展的一項重要指標列入國家“十一五”規劃目標,降低單位GDP能耗已成為我們奮斗的目標。國際經驗表明,發達國家同樣經歷過單位GDP能耗的上升階段,之后出現顯著的下降。
(一)發展規律
工業化初期轉向機械化大生產和家園建設必然帶來單位GDP原材料需求的顯著增加。在工業化達到一定水平后,工業化進程進入“大眾消費”階段,原材料消耗強度仍維持在與GDP增速基本相同的水平。進入工業后期,人們對基本原材料的需求已接近飽和,經濟發展從滿足人們的基本物質需求更多轉向文化娛樂、知識教育等更非物質層次,因此單位經濟總量的物質需求才明顯減少。
經濟只有發展到一定水平后,第三產業才能成為單位GDP能耗下降的長期途徑。調整一、二、三產的產業結構能夠有效降低單位GDP能耗,但從發達國家經驗看,三次產業結構的調整與人均收入有著因果關系,第三產業的發展不能脫離第一、第二產業而孤軍奮戰。那種認為在人均收入尚低之時就可通過大力發展第三產業來推動經濟高速發展、實現單位GDP能耗下降的想法在理論上和實踐上都有一定困難。
(二)對我國的啟示
[關鍵詞]被動房;節約能源;發展前景 文章編號:2095-4085(2015)08-0066-02
從2010年5月17號日國內第一座被動房(Passive House Darmstadtk Rantehstein)一漢堡之家在上海世博園落成,到2014年7月16日德國總理默克爾和總理共同見證青島中德生態園項目簽約,被動房頻繁出現在公眾的視野中。究其原因,這是由于近年來能源消耗的大幅上升以及環境的惡化,使人們對節能環保生活方式的呼聲越來越高,而被動房的出現則正好順應了這一趨勢。
1.發展歷程與評判
被動房在國內建筑節能領域還是一個較新的課題。這一概念最早是在1988年由阿達姆森教授和菲斯特博士提出,是指不借助傳統采暖空調系統,僅靠自身密閉性極好的外墻及有效的可再生能源利用來維持室內環境舒適的建筑。在此之后,菲斯特博士于1996年9月成立了被動式住房研究所,用以研究被動房標準。到2013年,德國已建成被動房40000多棟且以每年3000棟的速度遞增。歐洲其他國家被動房的發展也十分迅速。
目前,國際上普遍采用的關于被動房的評判參數包括一次性能源消耗(≤120 kWh/(m2?a))、換氣次數(≤0.6次/h)、熱橋損失系數數值(≤0.01w/mk)、超溫頻率(≤0.1)、實際制冷需求量(≤15kWh/(m2?a))、采暖熱能需求量(≤15 kWh/(m2?a))。
2.與傳統節能住宅的比較
2.1節能標準的差異
被動房與傳統節能住宅的區別從根本上講就是節能標準的不同。首先,被動房采用一次性能源消耗作為評價參數,而傳統節能住宅以電熱消耗量作為評價指標;除此之外,被動房以總能源消耗作為節能指標,傳統住宅以暖氣空調系統的消耗為節能指標;最后,作為被動房重要技術指標的氣密性在傳統的節能住宅中沒有要求。
2.2設計及施工的差異
節能標準的不同,使得設計和施工過程中技術工藝存在很大差異,主要表現在:
(1)建筑環境選擇。被動房要求冬季可充分利用太陽光能,夏季可自然通風散熱。設計需要考慮環境因素。
(2)建筑造型選擇。為減少不必要的熱橋散失熱量,被動房要求建筑保持表面平整,體形系數控制在0.4以下。
(3)圍護結構的施工。按被動房標準,外墻和外門窗的傳熱系數不應大于1.5 W/(m2?k)和8W/(m2?k)。在外墻施工時多采用導熱系數小于3.2W/(m2?k)的EPS板;在外窗方面,被動房通過調整窗戶保溫方式、所在位置、使用窗臺板來提高保溫性能。
3.被動房的主要技術措施
3.1外部圍護結構的保溫技術
為提高外墻和屋面的保溫性能必須采用保溫材料。常用的保溫材料包括玻璃棉、聚苯板、礦棉、木質保溫材料等,在歐洲主要采用XPS擠塑聚苯板和巖棉。即使采用了建筑保溫材料,保溫材料的厚度也要大于200 mm,以此來控制結構的傳熱系數
為提高被動房外窗的保溫性能,對玻璃和窗框的形式也有要求。雙層中空玻璃及斷橋鋁合金窗框是較好的外窗和窗框形式。傳熱系數2.4 W/(m2?k)的取值也遠大于被動房對傳熱系數
3.2對可再生能源的利用技術
被動房依靠對可再生能源的有效利用來達到室內環境舒適。對可再生能源的有效利用是被動房成行的關鍵。隨著光伏產業的發展,以太陽能為主的可再生能源(太陽能光伏發電、生物質能技術及地熱泵技術)逐步發展起來。通過這些技術的發展與應用,使可再生資源的有效利用實現了最大化。
4.被動房在國內的發展前景
4.1經濟型分析
被動房要想通過利用密閉性優良的外墻以及對可再生資源的有效利用來減小對傳統供暖系統地依賴,就必須采用高效的保溫隔熱材料。同時還有增加一些可利用可再生能源的技術設備,這必然會造成成本的上升。但是傳統供暖設備的減小以及后期運營的消失會使建筑成本大幅下降。
參照國外經驗,發現被動房在前期的建筑成本投入比傳統節能房屋約高出5%~15%。但是隨著建筑使用時間的增長,增加的成本會因為能源消耗的降低和運行費用的下降在5-10年內收回。并且隨著技術的進一步成熟,這一時間將進一步減小。
4.2技術性分析
隨著國家對建筑節能標準系統的不斷完善,使得被動房和相關的低能耗建筑有了技術標準依據。同時,通過對國內現有建筑節能材料和設備的調查發現,建造被動房所需的產品與技術在國內基本都可以找到,并且大多數產品與技術已經實現了本土化,這在一定程度上也降低了建筑成本。
3、行業發展前景
電力工業是支撐國民經濟和社會發展的基礎性產業和公用事業,隨著我國國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高,對電力的依賴程度也越來越高。電力需求與國民經濟密切相關,電力彈性系數反映了用電增長速度與國民經濟增長速度的相對關系。改革開放以來,我國經濟進入了快速發展時期,特別是本世紀以來,工業化、城鎮化、市場化、國際化的快速發展,拉動重工業和電力工業以超過前20年平均發展速度的高速不斷增長,趨勢還在繼續;未來十年是我國全面建設小康社會的關鍵時期,從經濟和電力發展的周期來看,我國經濟和電力發展從2010年開始進入新一輪發展周期,這一時期,工業化進程加快,將進入深度加工化階段,隨著產業結構調整、科技進步和工業結構優化及基本實現現代化,同時全面建設小康社會將推動消費結構升級,城市化速度上升,人口大量轉移,也將使我國的單位GDP電耗趨于下降,但電力需求維持增長態勢,電力工業將由快速發展階段過渡到持續穩定發展的新階段,基于產業結構調整已取得明顯成效,每萬元GDP電耗將由2010年的1,487千瓦時下降為2020年的1,100-1, 200千瓦時。居民生活質量的不斷提高,使生活用電水平達到700-800千瓦時/人,生活用電的比重將超過20%。預計到2020年,全國全社會用電量8萬億千瓦時左右,電力彈性系數在1左右。
“十二五”能源規劃發展思路:一是要大力發展新興能源產業,加快核電建設,大力發展風能、太陽能和生物質能,發展煤炭的清潔利用產業;二是加強傳統能源的產業,建設大型能源基地,努力發展煤、電大型的能源企業;三是提高能源綜合安全保障機制,統籌國內外能源的開發和利用,加強能源布局的平衡和協調銜接,合理安排煤電油氣的建設;四是強化科技創新,推進能源綜合開發利用,健全資源開發的合理機制和生態修復的機制;五是改善城鄉居民的用電條件,加強廣大農村地區的能源建設。
“十二五”能源規劃的發展目標:煤炭仍將保持主體能源地位,水電、風電、生物質能、核電、太陽能生產規模都將有大幅提高。“十二五”末期國內將形成六到八個大型煤炭集團并且按照區域經濟特點提出煤炭調入區和調出區概念。同時,可再生能源方面,將力促水電發揮可再生能源的主體作用,將風電作為可再生能源的重要新生力量,將太陽能作為后續潛力最大的可再生能源產業,同時推動生物質能多元化發展。“十二五”能源規劃投資預計為5萬億元,其中電源建設投資預計2.65萬億元,電網建設投資預計2.35萬億元。
可再生能源方面,“十二五”規劃提出了“十大可再生能源重點工程”,其中包括重大水電基地工程、千萬千瓦級風電工程、可再生能源示范城市等。其中,重大水電基地工程將推動金沙江、怒江流域的水電開發;對于我國此前規劃的七大千萬千瓦級風電工程,其中將有五大工程計劃在“十二五”期間建成;對于可再生能源示范城市,“十二五”期間將從“發展可再生能源”和“節能環保”兩方面進行雙重標準考核。預計到2020年,中國新能源發電裝機2.9億千瓦,約占總裝機的17%。其中,核電裝機將達到7000萬千瓦,風電裝機接近1.5億千瓦,太陽能發電裝機將達到2000萬千瓦,生物質能發電裝機將達到3000萬千瓦。未來十年新能源投資將達到10萬億。
關鍵詞:綠色建筑;太陽能;地熱能
引言:
綠色建筑是指既能為人們提供健康、舒服、安全的居住、工作以及活動的空間,同時又可以實現高效率地利用資源并且最低限度地影響環境的建筑物。綠色建筑是實施可持續發展戰略的重要組成部分。綠色建筑最先興起于發達國家,發展綠色建筑是要從建筑節能起步的,并在建筑節能取得進步的同時,又能夠將其擴展到建筑全過程的資源節約、提高居民居住舒適度等領域中。
1.太陽能系統的應用
太陽能是各種各樣可再生能源中最重要的基本能源,也是最豐富的能源,而且在轉換過程中不會產生任何危害到環境的物質。在太陽能建筑的設計中,建筑師設計起到了統領的作用,協調各專業并且發揮自身特長,把建筑設計與太陽能的應用技術巧妙而有機地結合起來。
1.1 太陽能供電系統
太陽能光伏是綠色建筑中重要的組成部分之一。它的工作原理是太陽光照射到太陽能電池極板產生的電流經過逆變控制器對蓄電池充電,蓄電池的電經過逆變控制器變成直流或交流供用電器(負載)使用,或通過并網逆變器直接將電能輸入電網。發電系統的主要組成部分包括太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)等,其中,太陽能電池組件和蓄電池是電源系統,控制器和逆變器是控制保護系統,負載是系統終端。在太陽能發電系統中,其核心部分是太陽能電池板,也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。而太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態,并對蓄電池起到了過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應該具備溫度補償的功能。
1.2 太陽能熱水器
太陽能熱水器將太陽光能轉化為熱能,將水從低溫度加熱到高溫度,以滿足人們在生活、生產中的熱水使用。太陽能熱水器是最基本而且比較經濟的太陽能熱利用裝置。根據太陽能集熱器種類來分,可以分為真空管式和平板式;根據結構來區分,可以分為一體式和分體式;根據制作工藝來區分,可以分為承壓式和非承壓式。
1.3太陽能空調與供暖系統
太陽能空調是把太陽能作為空調制冷制熱的能源,按照吸附式空調的原理,把太陽集熱器收集的熱能,通過物理轉換的原理,發展成為太陽能空調。太陽能空調系統的組成部分主要是太陽能集熱器陣列、熱泵機組、蓄熱水池、溴化鋰制冷機和自動控制系統等。太陽能采暖主要途徑有被動式太陽能采暖以及主動式太陽能采暖。被動式太陽能采暖是以建筑朝向和周圍環境的合理布置為基礎,巧妙處理建筑的內部空間和外部形體,以及恰當選擇建筑的材料、結構和構造,使建筑在冬天能夠充分采集、貯存并合理分配太陽能,來解決冬天建筑采暖的問題。但是,被動式太陽能采暖房間的缺點是室內的溫度波動幅度很大,舒適性相對較差,而且在晚上、室外溫度比較低或者是連續幾天陰天的時候單單依靠太陽能采暖是無法保持舒適平穩的室內溫度。
2 .自然通風的應用
自然通風是指利用風壓作用使房間里面通風換氣。自然通風是可再生能源在暖通空調應用中的重要部分。在沿海濕熱地區的建筑規劃布局中,應該考慮到建筑單體體量和建筑群體組合的設計,目的是為了建筑的向陽面和背陰面形成一定的風壓差,致使在建筑內部能產生空氣流動促進室內的氣流循環,讓建筑單體能獲得良好的自然通風的效果;在城市密集的建筑區域中空氣不易流通,可以通過在建筑上設置捕風裝置,利用風能垂直分布的特性和煙囪效應誘導氣流沿特定的路徑運動,來改善室內熱環境。
自然通風可以在不消耗可再生資源的情況下將室內的溫度降低,之后把室內潮濕的氣體帶走,從而達到人體熱舒適的效果。并且,即使是室外空氣溫濕度較高的區域,也可以利用自然通風技術進行降濕處理,而省去了利用機械通風對能源的消耗。不僅能減少能量的消耗,同時也降低了污染,符合了我國的可持續發展的理念與和諧發展的目的。
3.地熱在綠色建筑中的應用
地熱能是指來自地底下的熱能能源,它是一種可以使用在空調系統中的新能源。地熱能在世界很多地方應用非常廣泛,新技術業也已經成熟并且在不斷地更新完善。地埋管式地源熱泵系統利用了埋于地下的地埋管換熱器,通過輸入少量的高品位能源,來實現低品位熱能向高品位熱能轉移。從20 世紀80 年代后期開始,地源熱泵系統作為一種可再生能源利用的技術手段,已經被人類廣泛應用在各個領域。
地熱資源的開發利用作為一項新的事業,隨著它的興起,不可避免地出現了一些亟待解決的新問題,主要包括了“地熱經濟研究,擴大其利用途徑,提高經濟效益;合理開采,保護地熱資源,使其能夠長期保持溫度、水量和壓力的穩定;排除與減少各種利用障礙、環境污染、沉積結垢、管道腐蝕”等,解決這些實際問題,可以為地熱資源的綜合利用開拓更廣闊的前景。
4 .建筑外墻保溫技術
建筑外墻保溫技術是當前建筑行業中大力推廣和使用的一種新型的建筑節能技術,這種技術是將保溫材料置于主體圍護結構的外側,使建筑物達到保溫節能的效果。采用這種技術是將保溫隔熱體系建于建筑外墻的外或內側,使得建筑主體結構受外界溫差所產生的負作用降低,從而也降低了建筑外墻因溫度產生變形的幾率,有利于建筑物的使用壽命。近幾年來,該技術得到了大量的應用。外墻外保溫系統主要是由飾面系統組成的,對建筑外墻的美化效果也有很大的作用,所以,我們要對外墻外保溫系統的飾面涂裝體系給予足夠的重視,以達到良好的節能與裝飾效果。
5 .結語與建議
人類居住的環境既是生態環境的重要組成部分,也是人類文明進步的重要體現,也是實施可持續發展戰略的重要組成部分。所以,在利用可再生能源時,也應注意以下三點問題:
(1)因地制宜。
可再生能源在不同地域的應用時,要充分考慮當地的能源狀況以及其氣候條件,要有選擇、有側重地利用可再生能源。
(2)新技術開發。
加大對可再生能源利用的新技術研究和開發,提高其利用效率,尤其是可再生能源的技術創新以及產品的研發。
(3)可再生能源在國內的發展前景。
我國是一個能源相對比較缺乏的國家,能源儲量也低于世界的平均水平,目前已探明的煤炭儲量也僅能夠維持大約80年的需求,石油則是長期依賴進口,對外依存度已經高達50%以上。另一方面,傳統的常規能源也正面臨著地球環境影響的巨大壓力。而開發利用可再生能源可以從根本上解決資源短缺和環境影響雙重矛盾,因此可再生能源對我國來說具有極其重要的戰略意義和廣闊的發展前景。
參考文獻: