专题报道

英国:未来零耗能建筑 “光合作用”时刻都能进行!

发布日期:2017-09-11   浏览次数:

英国:未来零耗能建筑 “光合作用”时刻都能进行!

 

追逐太阳的热情,要从哪里开始说起呢?黄帝时期的夸父,为了想把太阳摘下,在永无终期的追逐中,将黄河与渭水一饮而尽,最后因无法与解渴的大泽相遇,终于死在追日途中。从传说开始,太阳的光辉就引起了人类征服自然的欲望。在今天,人类虽然明白即使跨越宇宙空间,也无法用双手真实触摸太阳的本体,但却依然无时无刻不在思考如何将太阳的能量,据为己有。



 

打造全新的零耗能建筑

据英国埃克塞特大学官方新闻网站报道,来自埃克塞特大学的可再生能源专家们已开发出全新太阳能产品,可以制作出光伏一体化系统,打造全新的零耗能建筑。

太阳能电池板是依据“光生伏特效应”原理制成,该原理早在1839年,就被法国科学家贝克雷尔发现。当光照射在半导体材料的不同部位上时,就会产生电位差,从而导致电子流动,产生电流。通过这样的方式,光子就转化成了电子,光能量也就转化为电能量。

太阳能电池材料,又被称为光伏材料,在目前市场上,只有半导体材料才具备这种功能,比如单晶硅、多晶硅和非晶硅等等。由此类材料制成的太阳能电池板在过去数年中,被安装在沙漠、屋顶、海滩等光照充足的地方。其中,多晶硅高效太阳能电池片是普及度较高、也是效果较好的产品。

随着煤炭、石油等传统能源退出消费市场的大趋势已定,社会对风能、核能、太阳能等清洁能源的需求越发增多。人们逐渐发现,即便光伏材料成功将太阳能转化为电能,传输过程中的能耗也会大到惊人。然而,如果将当地出产的太阳能仅供当地使用,那么又会面临储量不足等供应问题,因为城市中可平铺摆放太阳能电池板的地方实在有限。高楼大厦耸立必然会减少地面日照量,白天的更多光线都“浪费”在房屋的侧面上。



 

太阳方”透明玻璃砖将填补未来全球耗能

为了解决问题,曾有研究者提出过太阳能涂料、软性太阳能电池板或太阳能建筑材料等,比如去年特斯拉公司生产的一款太阳能瓦片就是很好的例子。但这些新创意只是附着于建筑物表面,想要使用就必须翻修建筑,无法形成真正的光伏一体化系统。

于是,埃克塞特大学的研究者们就开发出了一种名为“太阳方”的透明玻璃砖。它的外表与普通方砖类似,只不过是由全透明的玻璃制成。在它的内部,可以看到一个个如同“喇叭”一样的小太阳能电池板,可以像普通光伏电板一样,将光能转化为电能。每块砖内部有13个“喇叭”,砖外侧面则有输电线,将转化所得的电能输出,并通过电网汇集到储电设备中。



 

研究小组指出,仅建筑一项,消耗电能就超过了全球生产电力的40%。如果不能让建筑自身也开始发电或产电,那么未来全球耗能将入不敷出。小组发明的创新玻璃块外形典雅,能量转化效率可观,而且不仅能用于室内装饰,更可以无缝集成到建筑内部,比如建造一堵玻璃墙,让建筑一边耗能的同时一边发电,无时无刻不在进行“光合作用”,甚至可以为地下车库中的电动汽车提供充电。

“太​阳方”力求完美融入建筑的同时,还对太阳能电池板的概念提出了挑战。至少它在造型上,革新了人们对光伏材料的传统使用方式。未来建筑也不必只局限于沙土和泥浆,也许也应该有太阳能玻璃砖的一席之地。

研究者补充说道,“太阳方”另一个与众不同的地方在于,它内置智能光学系统,能够将接收到的太阳辐射集中于砖内每个小小的“喇叭”上,从而大幅度提高太阳能电池产生的总电量。



 

2018年将产品推向市场

埃克塞特大学研究小组为此成立了一家名为“建造太阳能”的创业公司,专门研发能够推广太阳能电池的开拓性产品。目前该公司正寻找天使投资人,共同进行“太阳方”的进一步开发和相关商业测试,并打算在2018年将产品推向市场。

哈桑·贝格博士是埃克塞特大学环境与可持续发展研究所的研究员,同时也是“建造太阳能”公司的创始人,他指出,光伏建筑一体化是一个以每年16%速度不断增长的行业,建造一家能满足这个不断增长趋势的公司,必将为英国的经济带来长远利益。



 

该公司首席科学顾问塔帕斯·马利克则表示,研究目标是建立起综合性的、经济、高效且吸引人的太阳能技术,并且对当地景观的影响最小。这是一个令人兴奋的冒险,但必须要先引起建筑业的关注,这样当开发火车站、停车场、写字楼等新的公共建筑或基础设施时,新产品就能派上用场。

研究者们还认为,作为建筑材料,“太阳方”具有比传统玻璃砖更好的隔热性能。只是正在申请专利的新技术还处在原型阶段,小组成员正通过定点测验来测试技术,调整设计。

显然,该技术的出现时间十分有利发展,当前世界正在向分布式能源系统发展,可再生清洁能源在其中所占的比例越来越大。未来,加上交通系统中的电能普及,新发电方式的发展前景将超乎想象。

分享:

中国砂石协会

2017年09月11日