V současné době se většina lidí zaměřuje na snižování emisí uhlíku v budovách na trvalých stavbách. Neexistuje mnoho výzkumů o opatřeních ke snižování emisí uhlíku u dočasných budov na staveništích. Projektová oddělení na staveništích s životností kratší než 5 let obvykle používají opakovaně použitelné modulární domy. Snižují plýtvání stavebními materiály a snižují emise uhlíku.
Za účelem dalšího snížení emisí uhlíku tento soubor vyvíjí otočný modulární fotovoltaický systém pro projekt modulárního domu, který během jeho provozu poskytuje čistou energii. Stejný otočný fotovoltaický systém je umístěn na dočasné budově projektového oddělení staveniště a standardizovaná fotovoltaická podpora a návrh fotovoltaického systému jsou provedeny modulárním způsobem. Modulární integrovaný návrh je proveden s určitou specifikací jednotkového modulu, čímž vzniká integrovaný a modulární, odnímatelný a otočný technický produkt. Tento produkt zlepšuje účinnost spotřeby energie projektového oddělení prostřednictvím „flexibilní technologie přímého skladování solární energie“, snižuje emise uhlíku během provozu dočasných budov na staveništi a poskytuje technickou podporu pro realizaci cíle budov s téměř nulovými emisemi uhlíku.
Distribuovaná energie je metoda zásobování energií, která integruje výrobu a spotřebu energie na straně uživatele, což snižuje ztráty během přenosu energie. Budovy, jakožto hlavní zdroj spotřeby energie, využívají k vlastní spotřebě energii z fotovoltaických elektráren na střechách, což může podpořit rozvoj distribuovaného ukládání energie a reagovat na národní cíl dvojí uhlíkové emisí a návrh 14. pětiletého plánu. Vlastní spotřeba energie v budovách může zlepšit roli stavebnictví v dosažení cílů dvojí uhlíkové emisí v zemi.
Tato studie zkoumá vliv vlastní spotřeby energie z fotovoltaických elektráren v dočasných budovách na staveništích a zkoumá vliv modulární fotovoltaické technologie na snížení emisí uhlíku. Studie se zaměřuje především na projektové oddělení modulárních domů na staveništi. Vzhledem k tomu, že staveniště je dočasná budova, je snadné ji v procesu návrhu ignorovat. Spotřeba energie na jednotku plochy dočasných budov je obvykle vysoká. Po optimalizaci návrhu lze účinně snížit emise uhlíku. Na druhou stranu lze dočasné budovy a modulární fotovoltaická zařízení recyklovat. Kromě fotovoltaické výroby energie ke snížení emisí uhlíku výrazně snižuje emise uhlíku i opětovné použití stavebních materiálů.
Technologie „solárního skladování, přímá flexibilita“ je důležitým technickým prostředkem a účinným způsobem, jak dosáhnout uhlíkové neutrality v budovách.
Čína v současné době aktivně upravuje energetickou strukturu a podporuje nízkouhlíkový rozvoj. V září 2020 prezident Si Ťin-pching na 75. zasedání Valného shromáždění OSN navrhl cíl dvojího uhlíkového snižování emisí. Čína dosáhne vrcholu svých emisí oxidu uhličitého do roku 2030 a uhlíkové neutrality dosáhne do roku 2060. Dokument „Návrhy Ústředního výboru Komunistické strany Číny k formulaci čtrnáctého pětiletého plánu národního hospodářského a sociálního rozvoje a dlouhodobých cílů do roku 2035“ zdůraznil, že je nutné podporovat energetickou revoluci, zlepšit kapacitu nové spotřeby a ukládání energie; urychlit podporu nízkouhlíkového rozvoje, budovat zelené budovy a snižovat intenzitu emisí uhlíku. S ohledem na cíle dvojího uhlíkového snižování emisí uhlíku a doporučení 14. pětiletého plánu zavedla různá národní ministerstva a komise postupně specifické propagační politiky, mezi nimiž jsou klíčovými směry rozvoje distribuovaná energie a distribuované ukládání energie.
Podle statistik tvoří emise uhlíku z provozu budov 22 % celkových emisí uhlíku v zemi. Spotřeba energie na jednotku plochy veřejných budov se v posledních letech zvýšila s výstavbou velkých a rozsáhlých centralizovaných systémů budov nově postavených ve městech. Uhlíková neutralita budov je proto důležitou součástí dosažení uhlíkové neutrality v zemi. Jedním z klíčových směrů stavebnictví v reakci na národní strategii uhlíkové neutrality je vybudování nového elektrického systému „fotovoltaika + obousměrné nabíjení + stejnosměrný proud + flexibilní řízení“ (fotovoltaické flexibilní skladování přímo) v situaci komplexní elektrifikace spotřeby energie ve stavebnictví. Odhaduje se, že technologie „flexibilní solární skladování přímo“ může snížit emise uhlíku v provozu budov přibližně o 25 %. Technologie „flexibilní solární skladování přímo“ je proto klíčovou technologií pro stabilizaci kolísání elektrické sítě ve stavebnictví, přístup k velké části obnovitelné energie a zlepšení elektrické účinnosti budoucích budov. Je to důležitý technický prostředek a účinný způsob, jak dosáhnout uhlíkové neutrality v budovách.
Modulární fotovoltaický systém
Dočasné budovy na staveništi většinou využívají opakovaně použitelné modulární domy, proto je pro modulární domy navržen modulární fotovoltaický systém, který lze také otáčet. Tento dočasný stavební produkt s nulovými emisemi uhlíku využívá modularizaci k návrhu standardizovaných fotovoltaických nosičů a fotovoltaických systémů. Za prvé, je založen na dvou specifikacích: standardní dům (6×3×3) a pochozí dům (6×2×3). Fotovoltaické uspořádání je provedeno dlaždicovým způsobem na střeše modulárního domu a na každém standardním kontejneru jsou položeny monokrystalické křemíkové fotovoltaické panely. Fotovoltaika je položena na fotovoltaický nosič pod ní a tvoří integrovaný modulární fotovoltaický komponent, který je jako celek zvednut pro usnadnění přepravy a manipulace.
Systém pro výrobu fotovoltaické energie se skládá hlavně z fotovoltaických modulů, integrovaného stroje s měničem a bateriového bloku. Produktová skupina se skládá ze dvou standardních domů a jednoho domu s uličkou, které tvoří jednotkový blok, a šest jednotkových bloků je sloučeno do různých prostorových jednotek projektového oddělení, aby se přizpůsobily prostorovému uspořádání projektového oddělení a vytvořily prefabrikovaný projekt s nulovými emisemi uhlíku. Modulární produkty lze měnit a volně přizpůsobovat konkrétním projektům a lokalitám a využívají technologii BIPV k dalšímu snížení emisí uhlíku z celkového energetického systému budovy projektového oddělení, což umožňuje veřejným budovám v různých regionech a v různých klimatických podmínkách dosáhnout cílů uhlíkové neutrality. Technická trasa pro referenci.
1. Modulární design
Modulární integrovaný design se provádí s jednotkovými moduly o rozměrech 6m × 3m a 6m × 2m pro zajištění pohodlného obratu a přepravy. Zaručuje rychlé dodání produktů, stabilní provoz, nízké provozní náklady a zkracuje dobu výstavby na místě. Modulární design zahrnuje prefabrikaci smontované továrny, celkové stohování a přepravu, zvedání a zajišťovací spojení, což zvyšuje efektivitu, zjednodušuje stavební proces, zkracuje dobu výstavby a minimalizuje dopad na staveniště.
Hlavní modulární technologie:
(1) Rohové kování odpovídající modulárnímu domu je vhodné pro propojení modulárního fotovoltaického nosiče s modulárním domem pod ním;
(2) Fotovoltaické uspořádání se vyhýbá prostoru nad rohovými prvky, takže fotovoltaické konzole lze pro přepravu stohovat na sebe;
(3) Modulární mostní rám, který je vhodný pro standardizované uspořádání fotovoltaických kabelů;
(4) Modulární kombinace 2A+B usnadňuje standardizovanou výrobu a snižuje počet zakázkových komponentů;
(5) Šest modulů 2A+B je sloučeno do malé jednotky s malým střídačem a dvě malé jednotky jsou sloučeny do velké jednotky s větším střídačem.
2. Nízkouhlíkový design
Na základě bezuhlíkové technologie tento výzkum navrhuje dočasné stavební produkty pro fotovoltaické systémy s nulovými emisemi uhlíku, modulární design, standardizovanou výrobu, integrovaný fotovoltaický systém a podpůrná modulární zařízení pro transformaci a ukládání energie, včetně fotovoltaických modulů a střídačových modulů, bateriových modulů, které tvoří fotovoltaický systém, jenž během provozu projektového oddělení staveniště dosahuje nulových emisí uhlíku. Fotovoltaické moduly, střídačové moduly a bateriové moduly lze demontovat, kombinovat a otáčet, což je výhodné pro předávání projektů společně s krabicovými domy. Modulární produkty se mohou přizpůsobit potřebám různých měřítek prostřednictvím změn množství. Tato odnímatelná, kombinovatelná a jednotková modulární konstrukce může zlepšit efektivitu výroby, snížit emise uhlíku a podpořit dosažení cílů uhlíkové neutrality.
3. Návrh fotovoltaického systému výroby energie
Fotovoltaický systém pro výrobu energie se skládá hlavně z fotovoltaických modulů, integrovaného stroje s měničem a bateriového bloku. Fotovoltaický systém modulárního domu je na střeše uspořádán do dlaždic. Každý standardní kontejner je osazen 8 kusy monokrystalických křemíkových fotovoltaických panelů o rozměrech 1924 × 1038 × 35 mm a každý uliční kontejner je osazen 5 kusy monokrystalických křemíkových fotovoltaických panelů o rozměrech 1924 × 1038 × 35 mm.
Během dne fotovoltaické moduly generují elektřinu a regulátor a střídač přeměňují stejnosměrný proud na střídavý proud pro použití zátěží. Systém upřednostňuje dodávku elektrické energie do zátěže. Pokud je elektrická energie generovaná fotovoltaikou větší než výkon zátěže, přebytečná elektrická energie nabíjí bateriový blok pomocí regulátoru nabíjení a vybíjení; při slabém osvětlení nebo v noci fotovoltaický modul negeneruje elektřinu a baterie prochází integrovaným řídicím strojem střídače. Elektrická energie uložená v baterii se přeměňuje na střídavý proud pro zátěž.
Shrnutí
Modulární fotovoltaická technologie je aplikována v kancelářských a obytných prostorách projektového oddělení na staveništi budov 4~6 v automobilovém průmyslovém parku Pingshan New Energy v Šen-čenu. Celkem je ve skupině 2A+B (viz obrázek 5) uspořádáno 49 skupin, které jsou vybaveny 8 střídači. Celkový instalovaný výkon je 421,89 kW, průměrná roční výroba energie je 427 000 kWh, emise uhlíku jsou 0,3748 kgCOz/kWh a roční snížení emisí uhlíku projektového oddělení je 160 tCO2.
Modulární fotovoltaická technologie může účinně snížit emise uhlíku na staveništi a nahradit tak zanedbávání snižování emisí uhlíku v počáteční fázi výstavby budovy. Modularizace, standardizace, integrace a obrat mohou výrazně snížit plýtvání stavebními materiály, zlepšit efektivitu využití a snížit emise uhlíku. Aplikace modulární fotovoltaické technologie v novém oddělení energetických projektů nakonec dosáhne spotřeby více než 90 % distribuované čisté energie v budově, více než 90 % spokojenosti s obsluhovanými objekty a snížení emisí uhlíku v projektovém oddělení o více než 20 % ročně. Kromě snížení emisí uhlíku z celkového energetického systému budovy projektového oddělení poskytuje BIPV také referenční technickou cestu pro veřejné budovy v různých regionech a za různých klimatických podmínek k dosažení cílů uhlíkové neutrality. Včasné provedení relevantního výzkumu v této oblasti a využití této vzácné příležitosti může naši zemi přimět k tomu, aby se ujala vedení a stala se lídrem v této revoluční změně.
Čas zveřejnění: 17. 7. 2023