Obecnie większość ludzi zwraca uwagę na redukcję emisji dwutlenku węgla w budynkach stałych. Niewiele jest badań nad metodami redukcji emisji dwutlenku węgla w budynkach tymczasowych na placach budowy. Działy projektowe na placach budowy o okresie użytkowania krótszym niż 5 lat zazwyczaj wykorzystują domy modułowe wielokrotnego użytku, które można ponownie wykorzystać. Zmniejsz ilość odpadów budowlanych i emisję dwutlenku węgla.
Aby jeszcze bardziej ograniczyć emisję dwutlenku węgla, w ramach tego projektu opracowano obrotowy, modułowy system fotowoltaiczny dla projektu domu modułowego, który ma zapewnić czystą energię w trakcie jego eksploatacji. Ten sam obrotowy system fotowoltaiczny został zainstalowany w tymczasowym budynku działu projektu na placu budowy, a standardowe wsparcie fotowoltaiczne i jego projekt są realizowane w sposób modułowy. Modułowa, zintegrowana konstrukcja jest realizowana z uwzględnieniem określonych parametrów modułu jednostkowego, tworząc zintegrowane, modułowe, demontowalne i obrotowe produkty techniczne. Produkt ten poprawia efektywność zużycia energii w dziale projektu dzięki „elastycznej technologii bezpośredniego magazynowania energii słonecznej”, zmniejsza emisję dwutlenku węgla podczas eksploatacji tymczasowych budynków na placu budowy i zapewnia wsparcie techniczne dla realizacji celu, jakim są budynki o niemal zerowej emisji dwutlenku węgla.
Energetyka rozproszona to metoda zaopatrzenia w energię, która integruje produkcję i zużycie energii po stronie użytkownika, co zmniejsza straty podczas przesyłu. Budynki, będące głównym źródłem zużycia energii, wykorzystują energię z nieczynnych dachowych instalacji fotowoltaicznych do realizacji autokonsumpcji, co może sprzyjać rozwojowi rozproszonego magazynowania energii i odpowiadać na krajowy cel podwójnej emisji dwutlenku węgla oraz propozycję 14. Planu Pięcioletniego. Autokonsumpcja energii w budynkach może zwiększyć rolę sektora budowlanego w realizacji krajowych celów podwójnej emisji dwutlenku węgla.
Niniejszy dokument analizuje wpływ na samozużycie energii generowanej przez tymczasowe budynki fotowoltaiczne na placach budowy oraz wpływ modułowej technologii fotowoltaicznej na redukcję emisji dwutlenku węgla. Badanie koncentruje się głównie na dziale projektowym domów modułowych na placu budowy. Z jednej strony, ze względu na tymczasową lokalizację placu budowy, łatwo jest pominąć ten aspekt w procesie projektowania. Zużycie energii na jednostkę powierzchni w budynkach tymczasowych jest zazwyczaj wysokie. Po zoptymalizowaniu projektu można skutecznie ograniczyć emisję dwutlenku węgla. Z drugiej strony, budynki tymczasowe i modułowe instalacje fotowoltaiczne nadają się do recyklingu. Oprócz wytwarzania energii fotowoltaicznej, co pozwala na redukcję emisji dwutlenku węgla, ponowne wykorzystanie materiałów budowlanych również znacznie ją redukuje.
Technologia „Akumulacja energii słonecznej, bezpośrednia elastyczność” to ważny środek techniczny i skuteczny sposób na osiągnięcie neutralności węglowej w budynkach
Chiny aktywnie dostosowują swoją strukturę energetyczną i promują rozwój niskoemisyjny. We wrześniu 2020 roku prezydent Xi Jinping zaproponował dwuwęglowy cel na 75. sesji Zgromadzenia Ogólnego ONZ. Chiny osiągną szczyt emisji dwutlenku węgla do 2030 roku i osiągną neutralność emisyjną do 2060 roku. „Sugestie Komitetu Centralnego Komunistycznej Partii Chin dotyczące sformułowania czternastego pięcioletniego planu rozwoju gospodarczego i społecznego kraju oraz długoterminowych celów na rok 2035” wskazują na konieczność promowania rewolucji energetycznej, zwiększenia potencjału w zakresie zużycia i magazynowania energii; przyspieszenia promocji rozwoju niskoemisyjnego, rozwoju budownictwa ekologicznego i zmniejszenia intensywności emisji dwutlenku węgla. Koncentrując się na dwuwęglowym celu neutralności emisyjnej i zaleceniach czternastego pięcioletniego planu, różne ministerstwa i komisje krajowe sukcesywnie wprowadzały konkretne strategie promocyjne, wśród których kluczowymi kierunkami rozwoju są energetyka rozproszona i jej magazynowanie.
Według statystyk, emisja dwutlenku węgla z eksploatacji budynków stanowi 22% całkowitej emisji dwutlenku węgla w kraju. Zużycie energii na jednostkę powierzchni w budynkach publicznych wzrosło w ostatnich latach wraz z budową dużych budynków o scentralizowanym systemie, zarówno wielkoskalowych, jak i wielkoskalowych, nowo budowanych w miastach. Dlatego neutralność emisyjna budynków jest ważnym elementem dążenia kraju do osiągnięcia neutralności emisyjnej. Jednym z kluczowych kierunków rozwoju branży budowlanej w odpowiedzi na krajową strategię neutralności emisyjnej jest budowa nowego systemu elektrycznego „fotowoltaika + dwustronne ładowanie + prąd stały + elastyczne sterowanie” (fotowoltaiczne magazynowanie energii elektrycznej z bezpośrednim elastycznym zasilaniem) w kontekście kompleksowej elektryfikacji zużycia energii w budownictwie. Szacuje się, że technologia „słonecznego magazynowania energii elektrycznej z bezpośrednim elastycznym zasilaniem” może zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o około 25% w eksploatacji budynków. Dlatego technologia „słonecznego magazynowania energii elektrycznej z bezpośrednim elastycznym zasilaniem” jest kluczowa dla stabilizacji wahań napięcia w sieci energetycznej w sektorze budowlanym, dostępu do znacznej części energii odnawialnej i poprawy efektywności energetycznej przyszłych budynków. Jest to ważny środek techniczny i skuteczny sposób osiągnięcia neutralności węglowej w budynkach.
Modułowy system fotowoltaiczny
Tymczasowe budynki na placu budowy wykorzystują głównie domy modułowe wielokrotnego użytku, dlatego dla domów modułowych zaprojektowano modułowy system modułów fotowoltaicznych, który można również obracać. Ten bezemisyjny, tymczasowy produkt fotowoltaiczny do budowy na placu budowy wykorzystuje modularność do projektowania standardowych podpór fotowoltaicznych i systemów fotowoltaicznych. Po pierwsze, opiera się na dwóch specyfikacjach: standardowym domu (6×3×3) i domu z przejściem (6×2×3). Układ fotowoltaiczny jest wykonany w formie kafelków na górze domu modułowego, a monokrystaliczne krzemowe panele fotowoltaiczne są układane na każdym standardowym kontenerze. Panel fotowoltaiczny jest układany na podporze fotowoltaicznej poniżej, tworząc zintegrowany modułowy element fotowoltaiczny, który jest podnoszony w całości w celu ułatwienia transportu i obrotu.
System wytwarzania energii fotowoltaicznej składa się głównie z modułów fotowoltaicznych, zintegrowanego układu sterowania falownikiem oraz akumulatora. Grupa produktów składa się z dwóch standardowych domów i jednego domu z korytarzem, tworzących bloki mieszkalne. Sześć bloków mieszkalnych jest połączonych w różne jednostki przestrzenne działu projektu, aby dostosować się do układu przestrzennego działu projektu i stworzyć prefabrykowany plan projektu o zerowej emisji dwutlenku węgla. Produkty modułowe można dowolnie modyfikować i dostosowywać do konkretnych projektów i lokalizacji, a technologia BIPV pozwala na dalszą redukcję emisji dwutlenku węgla w całym systemie energetycznym budynku działu projektu, umożliwiając budynkom publicznym w różnych regionach i warunkach klimatycznych osiągnięcie celów neutralności węglowej. Przykładowa ścieżka techniczna.
1. Konstrukcja modułowa
Modułowa, zintegrowana konstrukcja składa się z modułów o wymiarach 6 m×3 m i 6 m×2 m, co zapewnia wygodny obrót i transport. Gwarantuje to szybkie rozładunek produktów, stabilną pracę, niskie koszty eksploatacji oraz skrócenie czasu budowy na miejscu. Modułowa konstrukcja umożliwia prefabrykację gotowego obiektu, jego składowanie i transport, podnoszenie i blokowanie połączeń, co poprawia wydajność, upraszcza proces budowy, skraca czas budowy i minimalizuje wpływ na plac budowy.
Główne technologie modułowe:
(1) Łączniki narożne zgodne z typem domu modułowego są wygodne w połączeniu modułowego wspornika fotowoltaicznego z modułowym domem znajdującym się poniżej;
(2) Układ fotowoltaiczny pozwala uniknąć przestrzeni nad elementami narożnymi, dzięki czemu wsporniki fotowoltaiczne można układać jeden na drugim w celu transportu;
(3) Modułowa rama mostu, która jest wygodna w przypadku standardowego układu kabli fotowoltaicznych;
(4) Modułowa kombinacja 2A+B ułatwia standaryzację produkcji i redukuje liczbę niestandardowych komponentów;
(5) Sześć modułów 2A+B połączono w małą jednostkę z małym falownikiem, a dwie małe jednostki połączono w dużą jednostkę z większym falownikiem.
2. Projekt niskoemisyjny
W oparciu o technologię zeroemisyjną, badania te opracowują bezemisyjne, tymczasowe produkty fotowoltaiczne do budowy na placu budowy, o modułowej konstrukcji, standaryzowanej produkcji, zintegrowanym systemie fotowoltaicznym oraz wspierającym go modułowym urządzeniu do transformacji i magazynowania energii, w tym modułach fotowoltaicznych, inwerterach i akumulatorach, tworząc system fotowoltaiczny, który zapewnia zerową emisję dwutlenku węgla podczas pracy działu projektu na placu budowy. Moduły fotowoltaiczne, inwertery i akumulatory można demontować, łączyć i obracać, co jest wygodne w przypadku projektów realizowanych w ramach projektu wraz z budynkiem typu box. Produkty modułowe można dostosować do potrzeb różnej skali poprzez zmiany ilościowe. Ta koncepcja konstrukcji modułowej, umożliwiająca rozłączanie, łączenie i tworzenie jednostek, może poprawić wydajność produkcji, zmniejszyć emisję dwutlenku węgla i promować realizację celów neutralności węglowej.
3. Projektowanie systemu wytwarzania energii fotowoltaicznej
System wytwarzania energii fotowoltaicznej składa się głównie z modułów fotowoltaicznych, zintegrowanego falownika sterującego oraz akumulatora. Instalacja fotowoltaiczna domu modułowego jest ułożona na dachu w układzie dachówkowym. Każdy standardowy kontener składa się z 8 monokrystalicznych krzemowych paneli fotowoltaicznych o wymiarach 1924×1038×35 mm, a każdy kontener na korytarzu składa się z 5 monokrystalicznych krzemowych paneli fotowoltaicznych o wymiarach 1924×1038×35 mm.
W ciągu dnia moduły fotowoltaiczne wytwarzają energię elektryczną, a sterownik i falownik przetwarzają prąd stały na prąd przemienny, który jest wykorzystywany przez obciążenie. System priorytetowo traktuje dostarczanie energii elektrycznej do obciążenia. Gdy energia elektryczna generowana przez moduł fotowoltaiczny jest większa niż moc obciążenia, nadmiar energii elektrycznej ładuje akumulator za pomocą regulatora ładowania i rozładowywania. Przy słabym oświetleniu lub w nocy moduł fotowoltaiczny nie wytwarza energii elektrycznej, a akumulator przechodzi przez zintegrowany układ sterowania falownikiem. Energia elektryczna zmagazynowana w akumulatorze jest przetwarzana na prąd przemienny, który zasila obciążenie.
Streszczenie
Modułowa technologia fotowoltaiczna została zastosowana w części biurowej i mieszkalnej działu projektu na placu budowy budynków 4-6 w Pingshan New Energy Automobile Industrial Park w Shenzhen. Łącznie 49 grup ułożono w grupie 2A+B (patrz rysunek 5), wyposażonych w 8 falowników. Całkowita zainstalowana moc wynosi 421,89 kW, średnia roczna produkcja energii elektrycznej 427 000 kWh, emisja dwutlenku węgla 0,3748 kgCO2/kWh, a roczna redukcja emisji dwutlenku węgla w dziale projektu wynosi 160 ton CO2.
Modułowa technologia fotowoltaiczna może skutecznie zmniejszyć emisję dwutlenku węgla na placu budowy, rekompensując zaniedbania w zakresie redukcji emisji dwutlenku węgla na początkowym etapie budowy. Modularyzacja, standaryzacja, integracja i rotacja mogą znacznie zmniejszyć marnotrawstwo materiałów budowlanych, poprawić efektywność wykorzystania i zredukować emisję dwutlenku węgla. Zastosowanie modułowej technologii fotowoltaicznej w nowym dziale projektów energetycznych docelowo pozwoli osiągnąć wskaźnik zużycia ponad 90% rozproszonej, czystej energii w budynku, ponad 90% satysfakcji z obiektów usługowych oraz zmniejszyć emisję dwutlenku węgla działu projektów o ponad 20% rocznie. Oprócz redukcji emisji dwutlenku węgla w całym systemie energetycznym budynku działu projektów, BIPV stanowi również referencyjny sposób techniczny dla budynków publicznych w różnych regionach i warunkach klimatycznych, umożliwiający osiągnięcie celów neutralności węglowej. Przeprowadzenie odpowiednich badań w tej dziedzinie na czas i wykorzystanie tej wyjątkowej okazji może sprawić, że nasz kraj obejmie prowadzenie i stanie się liderem tej rewolucyjnej zmiany.
Czas publikacji: 17-07-23