“光伏建筑一体化”的未来

“光伏建筑一体化”新概念

如果世界各国都对限制全球变暖做出郑重承诺并且身体力行的话，那么太阳能光伏发电技术到2060年将可以为全球提供1/3的能源。国际能源署的专家指出，目前世界正面临着日趋严重的温室效应，太阳能可以为解决这个最迫切的问题做出巨大贡献。研究结果表明，太阳一小时内创造的电能超过全球一年使用的电能。太阳能到达地球表面的数量十分可观，一年发出的能量大约相当于地球上从包括煤炭、石油、天然气和开采铀矿在内所有不可再生资源获得的能量的两倍。

取之不尽的太阳能既清洁又负担得起，能带来巨大的经济效益。而且通过依赖这种自然赐给的、用之不竭的、不需要进口的资源，可以增加国家的能源安全，确保可持续发展，减少环境污染，降低减缓全球变暖的成本。

来自太阳的能量在提高能源效率和减少温室气体排放成本的同时，可以在加速全球经济去碳化方面起到关键的作用。可再生能源机构的负责人保罗·佛兰克称：“太阳能的应用及灵活性是令人难以置信的，它规模多变，可以涉及众多领域。”

米歇尔·普佐兰特是意大利著名的工业设计师，确信利用太阳能是解决全球变暖和环境问题的最好办法，决心投身于创建绿色能源新时代的活动之中。普佐兰特根据“光伏建筑一体化”(BIPV)原理，设计出世界上独一无二的“太阳能浮动度假村”。

作为应用太阳能发电的一种新概念，BIPV是将太阳能发电(光伏)产品“集成”到建筑上的技术。它与把太阳能发电(光伏)产品“附着”在建筑上的形式(BAPV)不同，要求把太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。

根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，BIPV可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的“结合”，将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承的作用。另一类是光伏方阵与建筑的“集成”，光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分，如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。

在这两大类中，光伏方阵与建筑的“结合”是一种常用形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，因此是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，倍受关注。2008年奥运会体育赛事的国家游泳中心和国家体育馆等奥运场馆中，采用的就是光伏方阵与建筑结合的太阳能光伏并网发电系统，这些系统年发电量可达70万千瓦时，相当于节约标煤170吨，减少二氧化碳排放570吨。光伏方阵与建筑的“集成”属于BIPV的一种高级形式，对太阳能发电(光伏)产品的要求较高，不但要满足光伏发电的功能，而且要兼顾建筑的基本功能。

“光伏建筑一体化”有4方面的优点：首先，太阳能是一种用之不竭的最清洁的可再生能源，用它发电能产生出绿色能源，开发利用过程中不会产生任何生态方面的副作用，不会污染环境。其次，光伏阵列一般安装在闲置的屋顶或外墙上，无需额外占用城市建筑昂贵的土地。特别夏天的用电高峰季节，也正好是日照量最大、光伏系统发电量最多的时期，能对电网起到调峰作用。第三，由于采用并网光伏系统，不需要配备蓄电池，因此既可以节省投资，又不受蓄电池荷电状态的限制而充分利用光伏系统所发出的电力。第四，光伏阵列吸收太阳能转化为电能，大大降低了室外综合温度，减少了墙体得热和室内空调冷负荷，可以起到建筑节能减排的作用。

2030年的“七星级”酒店

SFR全长20米，由中央塔楼、32个模块的甲板和20个模块的居住区组成，其独创性在于模块化系统，所有部件允许在工厂制造，用集装箱运到地面、空中或海上的现场，如同组合拼搭“乐高积木”一样，几周内就可以组装完成。“乐高积木”是一种塑料积木，由丹麦的奥勒·基奥克发明。它一头有凸粒，另一头有可嵌入凸粒的孔，形状达1300多种。每一种形状都有12种不同的颜色，以红、黄、蓝、白、黑五种为主。通过动脑动手，可以拼插出变化无穷的造型，令人爱不释手，被称为“魔术塑料积木”。

在SFR中，米歇尔·普佐兰特使用的是已经成功应用于汽车和军舰制造的先进材料、系统和技术，这标志着进入了以工业设计而不是传统建筑设计为基础的先进施工技术新时代。由于运用成型技术，主模具可以像汽车行业那样复制数百块模块，因此能大幅度地降低制造成本。每个模块由轻质复合增强玻璃纤维的内外两层组成，厚度均为15毫米。融入里面的太阳能光伏薄膜电池分别从外层吸收太阳光的能量和从内层吸收人工照明的能源。两层之间为30厘米的真空绝缘层，能阻止外面热量进入居住环境，把空调的使用减少到最低。模块重量轻，结构性能高，比20厘米厚墙石的耐抗力还要更强。

SFR模块化结构构成了一个完美的能源发生器，具有重量轻、无污染、能自给自足、与自然环境保持一致的特点。它是一件以前从未有过的重大发明，其电气系统和推进系统的动力来自SFR结构里的光伏薄膜电池。在推进系统的作用下，SFR能横越海洋，而且可以到达附近的珊瑚礁，去探索海洋生物。

无论在光照，或者低光照，还是人造光的条件，薄膜电池都能照样工作。它生产的电流几乎一天24个小时储存到蓄电池中，通过换流器把直流电(DC)转换成交流电(AC)，为整个电气和推进系统提供充足的能量。

与光电池相比，光伏薄膜电池是一种更便宜的太阳能电池。它附有一种能吸收光线并将其转换成电能的染料，染料的研制原理源于植物的光合作用。光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，在光合作用的光吸收中起核心作用。光伏薄膜电池利用人工光合作用的原理进行工作：叶绿素分子吸收光线生成电荷，然后电荷被引导生产存储到电池的电流。

光伏薄膜电池用低成本材料制成，不需复杂的仪器设备，可以设计成重量轻、厚度薄、可弯曲的柔韧薄板。它们从阳光、低光照、阴天、非直射阳光和人工室内照明吸收光线，因此可以回收室内照明过程中浪费的能量，并将其存储回电池。

SFR是一种半居住、半游艇和半潜艇的独特建筑，仅靠太阳就可以落户海滩，也能够漂浮在海上。远远望去，它有时像躺卧在海边的贝壳，有时如飘荡在海上的飞碟。游客无论在什么位置，都可以从不同的角度得到极致享受，同时拥抱蓝天、沙滩、海洋和日光。SFR奇妙的浮动技术为客人们提供了极大的隐私空间，新婚夫妇可以享受完美的蜜月度假。

每个SFR都建有意大利风格的单人卧室和双人卧室各两套，每套房间配备了私人浴室、厨房、用餐区和建有一个观赏台的宽敞休息区。公共区域开辟了不同的休闲场地，游客可以在一个大型的半圆形休息室里喝茶休息。游泳池可供6个人畅游，边上有一个露天休闲台。

SFR具有多种功能，特别值得一提的是绚丽多彩的水下照明。当客人们坐在360度全透明水晶玻璃室的水下空间时，即使没有阳光也可以观赏美丽的海底世界，与异国情调的海豚，鲨鱼和海龟等各种海洋生物亲密接触，并将其摄入镜头之中。

在今天的任何行业中，树立使用可再生能源的清洁好样板是必不可少的。据不完全统计，世界各地有3万个海滩酒店和海岛度假胜地。到2030年，SFR的设计蓝图终将实现，把海滩酒店和海岛度假胜地的标准提高到纯天然、无污染、能源自给自足的“七星级”的水平(目前旅游酒店的最高等级是“五星级”)。 (李忠东 编译)

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