除空间供暖和水供暖外,电力是建筑物能耗的最大负担。在家里,电力为电器、烹饪、照明、风扇和水泵提供动力。目前,大多数电力都是使用化石燃料集中发电,并通过国家电网进行分配,导致能源使用既低效又破坏环境。
气候变化议程正在迫使变革。随着英国政府减少化石燃料发电量的关键政策,其他政策正在推动小规模的近现场发电技术,又称“分布式发电”(另见“分布式发电”)。电力:走向“分布式发电””)。
在国内一级,减少或在某些情况下消除对电网电力的依赖正变得越来越可能。大部分的减少可以通过在家庭中更有效地使用电力来实现,无论是通过更换低效的电器还是更有纪律地使用电力,但更重要的影响将来自于安装公共和住宅专用的可再生发电机,即“微型发电”。
与用于生产热能的可再生能源技术(如太阳能热水和热泵)不同,电力的生产可能更复杂,对资本投资、技术成熟度和规划的要求更高。由于可能涉及规模经济,国内规模的解决方案并不总是最好的。通常,更大的公共或专用的场外发电将优先于安装在个人住宅的设备。在设计安装可再生能源技术作为翻新项目的一部分之前,应该考虑到在更大的规模规划的影响和可能性。
参见:“电力:走向“分布式发电””
光伏/太阳能电池
和风力涡轮机一样,光伏发电技术是最“久经考验”的发电技术,而且可以说是更适合在国内规模上使用的。PV技术最初构想于20世纪60年代为轨道卫星提供动力,一直持续发展到21世纪。PV电池制造商曾经是NASA和早期富裕的采用者的唯一领域,在过去的几年里,已经扩展到大众市场。开发更高效的材料和工艺,结合规模经济,将通过降低单价和提高能源输送能力,确保越来越受欢迎。
可再生能源产生的
光伏组件将阳光转化为直流电(有关光伏技术的更深入解释,请参阅“光伏电池”)。根据安装的特定光伏技术,一般1米2模块每年将产生60 - 110千瓦时的电量,典型的最高效率将达到40%。直接输出将作为直流-因此在大多数国内应用中,需要一个逆变器将电流转换为交流。
方向和倾角
取向
为了达到最佳的输出效果,面板应该安装在朝向东南和西南之间的屋顶上,并且全天不受阴影的阻碍。
倾向
为了达到最佳的输出效果,从水平的倾斜将等于站点的纬度减去大约20度。例如,在英格兰南部,30度是最佳倾斜度,而在苏格兰北部则增加到近40度。
坡屋顶的替代方案
如果安装在屋顶上不可行,安装在墙上的垂直阵列将产生约70%的最大输出。另一种替代方案可能是使用专用的a框安装装置将阵列安装在平屋顶上。
光伏组件类型
光伏组件可作为均匀的面板,屋顶瓦,或更罕见的,作为与玻璃集成的薄膜。
面板
标准尺寸的面板可以连接起来提供一个数组。一个典型的国内阵列将由多达8个面板组成,这取决于制造商。将面板安装在屋顶上将使用供应商提供的铝或不锈钢组件。有两种主要的安装方式:(1)集成屋顶,电池板取代瓦片并与屋顶的其余部分齐平;(2)顶部安装,太阳能电池板位于现有的屋顶瓦片/石板之上。
瓷砖/石板
屋顶集成光伏瓦可从一系列制造商。这种形式的模块可以被认为是整个屋顶覆盖物更换的一部分。瓦片预先与相邻瓦片连接。
数组大小
太阳能光伏系统的大小是指在充分阳光下的功率输出,称为其千瓦峰值(kWp),通常由可用的屋顶面积和预算决定。典型的2 kWp系统,占地约20米2,每年可产生1500-1800千瓦时的电力,相当于一个普通家庭耗电量的50%(假设每年耗电量为3300千瓦时)。典型的资本成本约为每平方米500英镑。有关规格选项的更多信息,请参见:“耐久性-光伏”。
存储能力
光伏系统可以设计成出口和出售任何剩余太阳能回电网,而不是储存能源。这种方法,利用网格作为一种电池,克服了使用普通电池的许多缺点;包括高成本,储存,有限的使用寿命和环境不友好的组件。
设计注意事项
•从预期总体家庭需求计算出的期望产出。
•可用屋顶空间的范围。
•屋顶结构的额外重量。
•决定音高、方向和阴影的因素。
•电源连接和“出口”设施。
•规划问题-如历史建筑,保护区等
•预算。
风力发电
最近,安装国内小型风力涡轮机的呼声相当高。在几乎所有的城市地区,它们通常被“栓”在建筑物上(几乎从来都不是一个好主意),它们不适合使用,在大多数情况下,它们产生的能量可能只够给一个灯泡供电。
小型风力涡轮机通常需要至少5m/s的风速,但在城市地区,屋顶高度的实际风速很可能低于2m/s,且质量紊流。
农村地区的风力条件可能会更适合。理想的地点是气流畅通无阻,平均风速超过5米/秒的地方。在这种情况下,一个典型的1千瓦涡轮机可能被期望达到约3000千瓦时每年。
合作的供应
在考虑风力发电时,规模经济尤其合适。一组住宅或社区可能会投资一个中型/大型涡轮机,以在适当的高度工作,在那里产生的电力直接输出到电网(一个“社区风力涡轮机”或CWT)。家庭以正常的方式从电网获取电力,但出售电力的收入抵消了从电网购买电力的成本。
私人线供应
或者,一组住宅可以连接到一个“现场”电力“节点”。该节点可以依次连接到任何数量的发电设备,无论它们是热电联产(见下文)、风力涡轮机、PV或电网。可用的可再生能源将通过节点供应,任何短缺将通过电网弥补,并以批量购买的价格从供应公司购买。现场产生的任何多余电力都可以卖回给电网。
有关国内风力涡轮机的更多信息,请参见“小型风力涡轮机”。
共和人民党和Micro-CHP
热电联产(CHP)是一种将空间/水加热和电力同时产生的过程。
社区规模的热电联产机组自20世纪70年代开始运作,但最近的技术发展已使国内规模的“微型热电联产”机组进入市场。然而,目前发电效率低下意味着在二氧化碳排放基础上的吸收受到了限制。一些人认为,就碳排放而言,目前可用的典型微热电联产装置并不比从冷凝锅炉获得热量和从燃气发电站获得电力更有效。
微热电联产仍处于早期阶段,但随着效率更高的燃料电池等新技术在热电联产中越来越普及,微热电联产很可能成为热电联产的领先技术。
作为未来房屋翻新工程的一部分,微型热电联产机组的体积与传统锅炉相当,安装相对容易。但目前,由于涉及的技术相对较新,资金成本高,预期寿命短,这些单元可能只适合高端住房市场。
有关微- chp的更多信息,请参见“Micro-CHP”和“耐久性- CHP”
有关燃料电池的更多信息,请参见燃料电池”
出版物
•建筑太阳能技术厄休拉·艾克,2003年
•理解建筑光伏发电CIBSE 2000
•风能-事实:技术指南等欧洲风能协会。2009
•风力涡轮机:基础,技术等.,埃里克·侯,2005
•风能基础:小型和微型风力涡轮机指南保罗·吉佩,1999年
•城市环境中的微型风力涡轮机,菲利普斯等,BRE出版社,2007年
•现有建筑物的CHP。设计和安装指南, Teekaram等人,2007
•小型热电联产CIBSE 1999
进一步的信息
•可再生能源协会(www.r-e-a.net)
•英国风能协会(www.bwea.com)
•联合热电协会(www.chpa.co.uk)
•微国家委员会(www.micropower.co.uk)
•供暖和热水工业委员会(www.centralheating.co.uk)
管道和供暖承包商协会(www.aphc.co.uk)
可再生能源:GreenSpec上的光伏产品
可再生能源:GreenSpec上的风力涡轮机产品
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