Применение панелей PVT в коммерческих зданиях и общественных учреждениях

Введение

В последние годы глобальный энергетический ландшафт претерпевает глубокие изменения. Изменение климата, колебания цен на энергоносители и предложение о достижении цели углеродной нейтральности постоянно повышают важность чистой энергии в различных областях. Будучи новой технологией для комплексного использования солнечной энергии, фотоэлектрическая и тепловая интеграция (ФТВ) продемонстрировала большой потенциал применения в коммерческих зданиях и государственных учреждениях благодаря своей способности одновременно вырабатывать как электроэнергию, так и тепло. В отличие от простых фотоэлектрических систем или солнечных тепловых систем, ФТВ может максимально повысить эффективность использования площади крыши или наружной стены, тем самым достигая более высокой выработки энергии в ограниченном пространстве. В этой статье будет подробно рассмотрена ценность ФТВ в коммерческих зданиях и государственных учреждениях с таких аспектов, как требования к применению, типичные случаи, экономические выгоды, экологические преимущества и перспективы на будущее.

I. Характеристики энергопотребления коммерческих зданий и общественных учреждений

По сравнению с обычными жилыми домами коммерческие здания и общественные учреждения имеют следующие примечательные характеристики потребления энергии:

Масштаб спроса на энергию велик

Коммерческие комплексы, торговые центры, гостиницы, больницы, школы и т. д. имеют большую площадь и разнообразные функции, а их потребности в электроэнергии и горячей воде выше, чем у домохозяйств.

Диверсификация спроса на энергию

Помимо освещения, охлаждения, отопления и работы лифтов, такие здания также требуют большого количества горячей воды и систем кондиционирования воздуха. В некоторых больницах и заведениях общественного питания даже требуется дезинфекция паром низкой температуры или горячей водой.

Распределение времени потребления энергии относительно концентрировано

Потребление энергии в рабочие дни и в дневное время, как правило, выше, чем ночью, что в значительной степени соответствует характеристикам генерации электроэнергии и сбора тепла солнечной энергией.

Энергосбережение, сокращение выбросов и роль социальной демонстрации

Государственные учреждения и крупные коммерческие объекты часто являются знаковыми зданиями города, имеющими большое значение с точки зрения внешнего облика и демонстрации энергосбережения. Внедрение передовых технологий чистой энергии может принести дополнительные социальные выгоды.

II. Проявление технических преимуществ ПВТ в области строительства

Высокое использование пространства

Пространство под крышей коммерческих зданий обычно ограничено, а потребность в энергии огромна. Система PVT устраняет конкуренцию между фотоэлектрическими и солнечными тепловыми системами на этапе монтажа, обеспечивая как выработку электроэнергии, так и теплоснабжение через одну панель.

Повышение энергоэффективности

Комплексная эффективность системы PVT может достигать 70–80%, что значительно выше, чем у одиночной системы. Для коммерческих объектов с высоким энергопотреблением это означает значительный энергосберегающий эффект.

Повышение производительности фотоэлектрических модулей

Тепло на задней стороне фотоэлектрических панелей отводится потоком жидкости или воздуха, что не только повышает эффективность использования тепловой энергии, но и поддерживает низкую температуру фотоэлектрических модулей и продлевает срок их службы.

Экономьте расходы на эксплуатацию и обслуживание

Интеграция двух систем может снизить сложность трубопроводов, опор и систем управления, тем самым снижая затраты на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание.

III. Типичные случаи применения

Гостиничный бизнес

Отель испытывает огромный спрос на горячую воду и потребляет большое количество электроэнергии для освещения, кондиционирования и кухонного оборудования. После того, как некоторые европейские отели установили системы PVT на крышах, более 80% горячей воды в их номерах обеспечивается солнечной энергией, а электроэнергия вырабатывается и потребляется самостоятельно, что значительно снижает расходы на электроэнергию.

Больницы и дома престарелых

Больницы работают круглосуточно. Медицинское оборудование, холодильные системы и лифты потребляют большое количество электроэнергии. Кроме того, для палат, питания и уборки необходима горячая вода. Система PVT обеспечивает горячую воду для мытья и дезинфекции, одновременно обеспечивая электроснабжение. В некоторых больницах Германии используются наружные стены с интегрированными в здания фотоэлектрическими и солнечными тепловыми батареями (BIPVT), которые не только улучшают внешний вид зданий, но и частично покрывают потребность в энергии.

Школьные и университетские кампусы

Общежития и столовые школы испытывают высокий спрос на горячую воду, а также значительную потребность в электроэнергии для учебных классов и лабораторий. Установка ПВТ не только снижает эксплуатационные расходы школ, но и служит своего рода выставочным научно-образовательным проектом, популяризирующим знания о новой энергии среди учащихся.

Торговые центры и офисные здания

Пиковое энергопотребление этих зданий в течение дня в значительной степени соответствует кривой солнечной радиации. Электроэнергия, вырабатываемая системой PVT, может напрямую использоваться в системе кондиционирования воздуха, а тепло — для центрального горячего водоснабжения или отопления, тем самым повышая уровень энергетической самодостаточности.

IV. Анализ экономической выгоды

Сокращение затрат на электроэнергию

Стоимость электроэнергии для коммерческих зданий обычно выше, чем для жилых. PVT может значительно снизить расходы на электроэнергию и топливо, вырабатывая и потребляя собственную электроэнергию и заменяя газовые водонагреватели.

Сократить срок окупаемости инвестиций

Хотя первоначальные инвестиции в PVT выше, чем в одиночную систему, благодаря более значительному энергосберегающему эффекту долгосрочная окупаемость выше. Некоторые примеры в Европе показывают, что срок окупаемости инвестиций в PVT составляет от 6 до 8 лет.

Увеличить стоимость недвижимости

Для коммерческой недвижимости сертификация экологичности и энергосбережения (например, LEED и BREEAM) может повысить рыночную стоимость и привлекательность зданий для аренды. Как один из вариантов экологичной энергетики, PVT положительно влияет на стоимость активов.

V. Экологические и социальные преимущества

Сокращение выбросов углекислого газа

Выбросы углерода от коммерческих зданий и государственных учреждений значительны. Система PVT не только заменяет часть тепловой энергии, но и снижает потребление газа котельными. По оценкам, если офисное здание площадью 5000 квадратных метров будет оснащено системой PVT мощностью 100 кВт, это позволит сократить выбросы углекислого газа на сотни тонн в год.

Демонстрационный эффект

Установка фотоэлектрических систем (ФТ) в государственных учреждениях — это не только энергосберегающая мера, но и проявление политической ориентации. Она подаёт обществу сигнал о возможности и необходимости чистой энергии, что может побудить другие отрасли последовать её примеру.

Улучшить городскую энергетическую структуру

Крупные коммерческие здания широко распространены в городских центрах. Распределённые энергетические характеристики PVT помогают снизить зависимость от городских электросетей и смягчить пиковые нагрузки.

VI. Проблемы, возникающие при применении

Первоначальная стоимость относительно высока

Для школ или государственных учреждений с ограниченным бюджетом высокая стоимость установки PVT остается препятствием.

Технические стандарты еще не унифицированы.

По сравнению с отдельными фотоэлектрическими или солнечными тепловыми установками, PVT не имеет единых глобальных стандартов в отношении установки, проверки, эксплуатации и обслуживания.

Ограничения архитектурного проектирования

Не все крыши и наружные стены зданий подходят для установки ПВХ, особенно старые здания, которые могут потребовать дополнительного укрепления и реконструкции.

Недостаточная осведомленность рынка

Многие владельцы и управляющие зданий недостаточно разбираются в технологии PVT и по-прежнему придерживаются концепции традиционных фотоэлектрических или солнечных водонагревателей.

VII. Направления будущего развития

Политическая поддержка и субсидии

По мере развития стратегии углеродной нейтральности в будущем большее количество стран смогут предлагать финансовые или налоговые стимулы для проектов PVT.

Интеграция с умными зданиями

Если PVT удастся объединить с системой управления энергопотреблением здания для достижения интеллектуальной диспетчеризации электроэнергии и тепла, это значительно повысит эффективность.

Сочетание накопления энергии и PVT

Хранение электроэнергии в аккумуляторах, а тепловой энергии в материалах с изменяемым фазовым составом или в баках с горячей водой может решить проблему асинхронного потребления и генерации энергии.

Комплексное архитектурное проектирование

Благодаря технологии BIPVT модули PVT напрямую используются как часть крыши или навесного фасада, что одновременно эстетично и энергоэффективно.

8. Заключение

В коммерческих зданиях и государственных учреждениях системы PVT, благодаря эффективному использованию пространства и широкому спектру возможностей генерации энергии, могут значительно снизить эксплуатационные расходы, сократить выбросы углерода и улучшить экологичность зданий. Несмотря на сложности, связанные со стоимостью, стандартами и продвижением, ожидается, что при политической поддержке и технологическом прогрессе PVT станет важным компонентом экологичных зданий в будущем. Для предприятий и государственных учреждений, стремящихся к энергетической независимости и низкоуглеродному развитию, PVT — это не только энергосберегающая технология, но и стратегический выбор на будущее.