Attualmente, la maggior parte delle persone presta attenzione alla riduzione delle emissioni di carbonio degli edifici permanenti. Non ci sono molte ricerche sulle misure di riduzione delle emissioni di carbonio per gli edifici temporanei nei cantieri edili. I reparti di progetto nei cantieri con una vita utile inferiore a 5 anni utilizzano generalmente case modulari riutilizzabili, che possono essere riutilizzate. Riducono lo spreco di materiali da costruzione e le emissioni di carbonio.
Al fine di ridurre ulteriormente le emissioni di carbonio, questo file sviluppa un sistema fotovoltaico modulare girevole per il progetto di casa modulare turnaround, al fine di fornire energia pulita durante il suo funzionamento. Lo stesso sistema fotovoltaico turnaround è installato sull'edificio temporaneo del reparto di progetto del cantiere, e il supporto fotovoltaico standardizzato e la sua progettazione del sistema fotovoltaico sono realizzati in modo modulare, mentre la progettazione integrata modularizzata è realizzata con specifiche specifiche del modulo unitario per formare un prodotto tecnico integrato e modularizzato, staccabile e girevole. Questo prodotto migliora l'efficienza energetica del reparto di progetto attraverso la "tecnologia flessibile diretta di accumulo solare", riduce le emissioni di carbonio durante il funzionamento degli edifici temporanei in cantiere e fornisce supporto tecnico per il raggiungimento dell'obiettivo di edifici a emissioni di carbonio prossime allo zero.
L'energia distribuita è un metodo di fornitura energetica che integra la produzione e il consumo di energia organizzati dal lato utente, riducendo le perdite durante la trasmissione di energia. Gli edifici, in quanto principali fonti di consumo energetico, utilizzano l'energia inutilizzata generata dai pannelli fotovoltaici sui tetti per realizzare l'autoconsumo, il che può promuovere lo sviluppo dell'accumulo di energia distribuito e rispondere al doppio obiettivo nazionale di emissioni di carbonio e alla proposta del 14° Piano Quinquennale. L'autoconsumo di energia degli edifici può migliorare il ruolo dell'industria edilizia nel raggiungimento del doppio obiettivo nazionale di emissioni di carbonio.
Questo documento studia l'effetto di autoconsumo della generazione di energia fotovoltaica da edifici temporanei nei cantieri edili ed esplora l'effetto di riduzione delle emissioni di carbonio della tecnologia fotovoltaica modulare. Questo studio si concentra principalmente sulla progettazione di case modulari in cantiere. Da un lato, poiché il cantiere è un edificio temporaneo, è facile ignorarlo nel processo di progettazione. Il consumo energetico per unità di superficie degli edifici temporanei è solitamente elevato. Una volta ottimizzata la progettazione, le emissioni di carbonio possono essere efficacemente ridotte. D'altro canto, gli edifici temporanei e gli impianti fotovoltaici modulari possono essere riciclati. Oltre alla generazione di energia fotovoltaica per ridurre le emissioni di carbonio, anche il riutilizzo dei materiali da costruzione riduce notevolmente le emissioni di carbonio.
La tecnologia "accumulo solare, flessibilità diretta" è un importante mezzo tecnico e un modo efficace per raggiungere la neutralità carbonica negli edifici
Attualmente, la Cina sta attivamente adeguando la propria struttura energetica e promuovendo uno sviluppo a basse emissioni di carbonio. Nel settembre 2020, il presidente Xi Jinping ha proposto un duplice obiettivo di riduzione delle emissioni di carbonio alla 75a sessione dell'Assemblea generale delle Nazioni Unite. La Cina raggiungerà il picco delle emissioni di anidride carbonica entro il 2030 e raggiungerà la neutralità carbonica entro il 2060. "I suggerimenti del Comitato Centrale del Partito Comunista Cinese sulla formulazione del quattordicesimo piano quinquennale per lo sviluppo economico e sociale nazionale e gli obiettivi a lungo termine per il 2035" hanno sottolineato la necessità di promuovere la rivoluzione energetica, migliorare la capacità di consumo e stoccaggio di nuova energia; accelerare la promozione dello sviluppo a basse emissioni di carbonio, sviluppare edifici ecosostenibili e ridurre l'intensità delle emissioni di carbonio. Concentrandosi sul duplice obiettivo di neutralità carbonica e sulle raccomandazioni del quattordicesimo piano quinquennale, diversi ministeri e commissioni nazionali hanno successivamente introdotto specifiche politiche di promozione, tra cui l'energia distribuita e lo stoccaggio di energia distribuita rappresentano le principali direzioni di sviluppo.
Secondo le statistiche, le emissioni di carbonio derivanti dalle attività edilizie rappresentano il 22% delle emissioni totali di carbonio del Paese. Il consumo energetico per unità di superficie degli edifici pubblici è aumentato con la costruzione di edifici di grandi dimensioni e di sistemi centralizzati di grandi dimensioni di recente costruzione nelle città negli ultimi anni. Pertanto, la neutralità carbonica degli edifici è un aspetto importante per il raggiungimento della neutralità carbonica del Paese. Una delle principali direzioni del settore edile in risposta alla strategia nazionale per la neutralità carbonica è la costruzione di un nuovo sistema elettrico basato su "fotovoltaico + ricarica bidirezionale + CC + controllo flessibile" (accumulo fotovoltaico diretto flessibile) nell'ambito di una completa elettrificazione del consumo energetico nel settore edile. Si stima che la tecnologia "accumulo solare diretto flessibile" possa ridurre le emissioni di carbonio di circa il 25% nelle attività edilizie. Pertanto, la tecnologia "accumulo solare diretto flessibile" è una tecnologia chiave per stabilizzare le fluttuazioni della rete elettrica nel settore edile, accedere a un'ampia percentuale di energia rinnovabile e migliorare l'efficienza elettrica dei futuri edifici. Si tratta di un importante strumento tecnico ed efficace per raggiungere la neutralità carbonica negli edifici.
Sistema fotovoltaico modulare
Gli edifici temporanei in cantiere utilizzano principalmente case modulari riutilizzabili, pertanto è stato progettato un sistema di moduli fotovoltaici modulari, che possono anche essere ruotati. Questo prodotto di costruzione temporanea fotovoltaica a zero emissioni di carbonio utilizza la modularità per progettare supporti fotovoltaici standardizzati e sistemi fotovoltaici. In primo luogo, si basa su due specifiche: casa standard (6x3x3) e casa con passerella (6x2x3); la disposizione dei pannelli fotovoltaici è realizzata in modo da formare una struttura a piastrelle sulla parte superiore della casa modulare e i pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino sono posati su ciascun container standard. Il pannello fotovoltaico viene posato sul supporto fotovoltaico sottostante per formare un componente fotovoltaico modulare integrato, che viene sollevato nel suo complesso per facilitarne il trasporto e la movimentazione.
Il sistema di generazione di energia fotovoltaica è composto principalmente da moduli fotovoltaici, inverter integrato e batterie. Il gruppo di prodotti è composto da due case standard e una casa a corridoio per formare un blocco unitario, mentre sei blocchi unitari sono combinati in diverse unità spaziali del reparto di progetto, in modo da adattarsi alla disposizione spaziale del reparto di progetto e formare un piano di progetto prefabbricato a zero emissioni di carbonio. I prodotti modulari possono essere variati e adattati liberamente a progetti e siti specifici e utilizzano la tecnologia BIPV per ridurre ulteriormente le emissioni di carbonio dell'intero sistema energetico dell'edificio del reparto di progetto, offrendo la possibilità agli edifici pubblici in diverse regioni e in diverse condizioni climatiche di raggiungere obiettivi di neutralità carbonica. Il percorso tecnico è di riferimento.
1. Design modulare
La progettazione modulare integrata prevede moduli unitari da 6 m x 3 m e 6 m x 2 m per agevolare la movimentazione e il trasporto. Garantisce un rapido sbarco dei prodotti, un funzionamento stabile, bassi costi operativi e riduce i tempi di costruzione in loco. La progettazione modulare prevede la prefabbricazione della fabbrica assemblata, l'impilamento e il trasporto complessivi, il sollevamento e il collegamento di bloccaggio, migliorando l'efficienza, semplificando il processo di costruzione, riducendo i tempi di costruzione e minimizzando l'impatto sul cantiere.
Principali tecnologie modulari:
(1) Gli accessori angolari coerenti con la casa di tipo modulare sono convenienti per il collegamento del supporto fotovoltaico modulare con la casa di tipo modulare sottostante;
(2) La disposizione fotovoltaica evita lo spazio sopra i raccordi angolari, in modo che le staffe fotovoltaiche possano essere impilate insieme per il trasporto;
(3) Telaio a ponte modulare, che è conveniente per la disposizione standardizzata dei cavi fotovoltaici;
(4) La combinazione modulare 2A+B facilita la produzione standardizzata e riduce i componenti personalizzati;
(5) Sei moduli 2A+B vengono combinati in una piccola unità con un piccolo inverter, e due piccole unità vengono combinate in una grande unità con un inverter più grande.
2. Progettazione a basse emissioni di carbonio
Basandosi sulla tecnologia a zero emissioni di carbonio, questa ricerca progetta prodotti per costruzioni temporanee fotovoltaiche a zero emissioni di carbonio, con design modulare, produzione standardizzata, sistema fotovoltaico integrato e apparecchiature di trasformazione e accumulo di energia modulari di supporto, inclusi moduli fotovoltaici, moduli inverter e moduli batteria, per formare un sistema fotovoltaico che realizza zero emissioni di carbonio durante il funzionamento del reparto di progettazione del cantiere. Moduli fotovoltaici, moduli inverter e moduli batteria possono essere smontati, combinati e capovolti, il che è comodo per la realizzazione di progetti insieme alla casa di tipo box. I prodotti modulari possono adattarsi alle esigenze di diverse scale attraverso variazioni di quantità. Questa idea di progettazione di moduli staccabili, combinabili e unitari può migliorare l'efficienza produttiva, ridurre le emissioni di carbonio e promuovere il raggiungimento di obiettivi di neutralità carbonica.
3. Progettazione di sistemi di generazione di energia fotovoltaica
Il sistema di generazione di energia fotovoltaica è composto principalmente da moduli fotovoltaici, inverter integrato e pacco batterie. Il sistema fotovoltaico della casa modulare è disposto a tegole sul tetto. Ogni container standard è dotato di 8 pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino di dimensioni 1924×1038×35 mm, mentre ogni container a corridoio è dotato di 5 pannelli fotovoltaici in silicio monocristallino di dimensioni 1924×1038×35 mm.
Durante il giorno, i moduli fotovoltaici generano elettricità e il controller e l'inverter convertono la corrente continua in corrente alternata per l'utilizzo del carico. Il sistema dà priorità alla fornitura di energia elettrica al carico. Quando l'energia elettrica generata dal fotovoltaico è superiore alla potenza del carico, l'energia elettrica in eccesso carica il pacco batteria tramite il controller di carica e scarica; in condizioni di scarsa illuminazione o di notte, il modulo fotovoltaico non genera elettricità e il pacco batteria passa attraverso il controllo integrato dell'inverter. L'energia elettrica immagazzinata nella batteria viene convertita in corrente alternata per il carico.
Riepilogo
La tecnologia fotovoltaica modulare è applicata all'area uffici e alla zona giorno del reparto progetti presso il cantiere dell'edificio 4~6 nel Pingshan New Energy Automobile Industrial Park, a Shenzhen. Un totale di 49 gruppi sono disposti nel gruppo 2A+B (vedere Figura 5), dotati di 8 inverter. La capacità installata totale è di 421,89 kW, la produzione media annua di energia è di 427.000 kWh, le emissioni di carbonio sono di 0,3748 kg CO2/kWh e la riduzione annua di carbonio del reparto progetti è di 160 tC02.
La tecnologia fotovoltaica modulare può ridurre efficacemente le emissioni di carbonio in cantiere, compensando la negligenza nella riduzione delle emissioni di carbonio nella fase iniziale di costruzione dell'edificio. Modularizzazione, standardizzazione, integrazione e turnover possono ridurre notevolmente lo spreco di materiali da costruzione, migliorare l'efficienza d'uso e ridurre le emissioni di carbonio. L'applicazione sul campo della tecnologia fotovoltaica modulare nel nuovo dipartimento di progettazione energetica consentirà di raggiungere un tasso di consumo di energia pulita distribuita nell'edificio superiore al 90%, oltre il 90% di soddisfazione degli oggetti di servizio e di ridurre le emissioni di carbonio del dipartimento di progetto di oltre il 20% ogni anno. Oltre a ridurre le emissioni di carbonio dell'intero sistema energetico dell'edificio del dipartimento di progetto, il BIPV fornisce anche un percorso tecnico di riferimento per gli edifici pubblici in diverse regioni e in diverse condizioni climatiche per raggiungere gli obiettivi di neutralità carbonica. Condurre tempestivamente ricerche pertinenti in questo campo e cogliere questa rara opportunità potrebbe consentire al nostro Paese di assumere un ruolo guida e di guidare questo cambiamento rivoluzionario.
Ora di pubblicazione: 17-07-23