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英國(guó):未來零耗能建筑 “光合作用”時(shí)刻都能進(jìn)行!

北京青年報(bào) · 2017-09-12 15:31

  追逐太陽的熱情,要從哪里開始說起呢?黃帝時(shí)期的夸父,為了想把太陽摘下,在永無終期的追逐中,將黃河與渭水一飲而盡,最后因無法與解渴的大澤相遇,終于死在追日途中。從傳說開始,太陽的光輝就引起了人類征服自然的欲望。在今天,人類雖然明白即使跨越宇宙空間,也無法用雙手真實(shí)觸摸太陽的本體,但卻依然無時(shí)無刻不在思考如何將太陽的能量,據(jù)為己有。

英國(guó):未來零耗能建筑 “光合作用”時(shí)刻都能進(jìn)行!

  打造全新的零耗能建筑

  據(jù)英國(guó)埃克塞特大學(xué)官方新聞網(wǎng)站報(bào)道,來自埃克塞特大學(xué)的可再生能源專家們已開發(fā)出全新太陽能產(chǎn)品,可以制作出光伏一體化系統(tǒng),打造全新的零耗能建筑。

  太陽能電池板是依據(jù)“光生伏特效應(yīng)”原理制成,該原理早在1839年,就被法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾發(fā)現(xiàn)。當(dāng)光照射在半導(dǎo)體材料的不同部位上時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電位差,從而導(dǎo)致電子流動(dòng),產(chǎn)生電流。通過這樣的方式,光子就轉(zhuǎn)化成了電子,光能量也就轉(zhuǎn)化為電能量。

  太陽能電池材料,又被稱為光伏材料,在目前市場(chǎng)上,只有半導(dǎo)體材料才具備這種功能,比如單晶硅、多晶硅和非晶硅等等。由此類材料制成的太陽能電池板在過去數(shù)年中,被安裝在沙漠、屋頂、海灘等光照充足的地方。其中,多晶硅高效太陽能電池片是普及度較高、也是效果較好的產(chǎn)品。

  隨著煤炭、石油等傳統(tǒng)能源退出消費(fèi)市場(chǎng)的大趨勢(shì)已定,社會(huì)對(duì)風(fēng)能、核能、太陽能等清潔能源的需求越發(fā)增多。人們逐漸發(fā)現(xiàn),即便光伏材料成功將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,傳輸過程中的能耗也會(huì)大到驚人。然而,如果將當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的太陽能僅供當(dāng)?shù)厥褂茫敲从謺?huì)面臨儲(chǔ)量不足等供應(yīng)問題,因?yàn)槌鞘兄锌善戒仈[放太陽能電池板的地方實(shí)在有限。高樓大廈聳立必然會(huì)減少地面日照量,白天的更多光線都“浪費(fèi)”在房屋的側(cè)面上。

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 “太陽方”透明玻璃磚將填補(bǔ)未來全球耗能

  為了解決問題,曾有研究者提出過太陽能涂料、軟性太陽能電池板或太陽能建筑材料等,比如去年特斯拉公司生產(chǎn)的一款太陽能瓦片就是很好的例子。但這些新創(chuàng)意只是附著于建筑物表面,想要使用就必須翻修建筑,無法形成真正的光伏一體化系統(tǒng)。

  于是,??巳卮髮W(xué)的研究者們就開發(fā)出了一種名為“太陽方”的透明玻璃磚。它的外表與普通方磚類似,只不過是由全透明的玻璃制成。在它的內(nèi)部,可以看到一個(gè)個(gè)如同“喇叭”一樣的小太陽能電池板,可以像普通光伏電板一樣,將光能轉(zhuǎn)化為電能。每塊磚內(nèi)部有13個(gè)“喇叭”,磚外側(cè)面則有輸電線,將轉(zhuǎn)化所得的電能輸出,并通過電網(wǎng)匯集到儲(chǔ)電設(shè)備中。

  研究小組指出,僅建筑一項(xiàng),消耗電能就超過了全球生產(chǎn)電力的40%。如果不能讓建筑自身也開始發(fā)電或產(chǎn)電,那么未來全球耗能將入不敷出。小組發(fā)明的創(chuàng)新玻璃塊外形典雅,能量轉(zhuǎn)化效率可觀,而且不僅能用于室內(nèi)裝飾,更可以無縫集成到建筑內(nèi)部,比如建造一堵玻璃墻,讓建筑一邊耗能的同時(shí)一邊發(fā)電,無時(shí)無刻不在進(jìn)行“光合作用”,甚至可以為地下車庫中的電動(dòng)汽車提供充電。

  “太陽方”力求完美融入建筑的同時(shí),還對(duì)太陽能電池板的概念提出了挑戰(zhàn)。至少它在造型上,革新了人們對(duì)光伏材料的傳統(tǒng)使用方式。未來建筑也不必只局限于沙土和泥漿,也許也應(yīng)該有太陽能玻璃磚的一席之地。

  研究者補(bǔ)充說道,“太陽方”另一個(gè)與眾不同的地方在于,它內(nèi)置智能光學(xué)系統(tǒng),能夠?qū)⒔邮盏降奶栞椛浼杏诖u內(nèi)每個(gè)小小的“喇叭”上,從而大幅度提高太陽能電池產(chǎn)生的總電量。

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 2018年將產(chǎn)品推向市場(chǎng)

  ??巳卮髮W(xué)研究小組為此成立了一家名為“建造太陽能”的創(chuàng)業(yè)公司,專門研發(fā)能夠推廣太陽能電池的開拓性產(chǎn)品。目前該公司正尋找天使投資人,共同進(jìn)行“太陽方”的進(jìn)一步開發(fā)和相關(guān)商業(yè)測(cè)試,并打算在2018年將產(chǎn)品推向市場(chǎng)。

  哈桑·貝格博士是??巳卮髮W(xué)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所的研究員,同時(shí)也是“建造太陽能”公司的創(chuàng)始人,他指出,光伏建筑一體化是一個(gè)以每年16%速度不斷增長(zhǎng)的行業(yè),建造一家能滿足這個(gè)不斷增長(zhǎng)趨勢(shì)的公司,必將為英國(guó)的經(jīng)濟(jì)帶來長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。

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  該公司首席科學(xué)顧問塔帕斯·馬利克則表示,研究目標(biāo)是建立起綜合性的、經(jīng)濟(jì)、高效且吸引人的太陽能技術(shù),并且對(duì)當(dāng)?shù)鼐坝^的影響最小。這是一個(gè)令人興奮的冒險(xiǎn),但必須要先引起建筑業(yè)的關(guān)注,這樣當(dāng)開發(fā)火車站、停車場(chǎng)、寫字樓等新的公共建筑或基礎(chǔ)設(shè)施時(shí),新產(chǎn)品就能派上用場(chǎng)。

  研究者們還認(rèn)為,作為建筑材料,“太陽方”具有比傳統(tǒng)玻璃磚更好的隔熱性能。只是正在申請(qǐng)專利的新技術(shù)還處在原型階段,小組成員正通過定點(diǎn)測(cè)驗(yàn)來測(cè)試技術(shù),調(diào)整設(shè)計(jì)。

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  顯然,該技術(shù)的出現(xiàn)時(shí)間十分有利發(fā)展,當(dāng)前世界正在向分布式能源系統(tǒng)發(fā)展,可再生清潔能源在其中所占的比例越來越大。未來,加上交通系統(tǒng)中的電能普及,新發(fā)電方式的發(fā)展前景將超乎想象。

編輯:徐潔

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2024-11-23 23:18:24