新型光伏:推动建筑与能源融合
减碳已是建筑业的必答题。据《2021中国建筑能耗与碳排放研究报告》,2019年中国建筑全过程能耗达到全国总量的46%,碳排放达到全国总量的50%。住房和城乡建设部等多个部委联合印发的《
绿色建筑创建行动方案》,明确提出“到2022年,当年城镇新建建筑中
绿色建筑面积占比达到70%”。此外,已有建筑的节能改造规模也非常庞大。华夏时报的报道显示,目前我国城镇建筑中,节能建筑的比重约为30%,约70%需要改造。
在双碳背景下,用光伏为建筑减碳,成为重要思路。但传统的单晶硅、多晶硅材质的光伏板,依靠一层薄薄的光伏玻璃发电,只要部分发生破损,整块光伏板都不能发电,还容易因为发热产生火灾,往往用在屋顶较多,很难运用到使用环境更复杂的墙面。
由于材料的限制,过去建筑业和能源业的融合非常有限,这导致很多建筑从生产到维护的全生命周期,一直都处于大量碳排放状态,这也是建筑业碳排放居高不下的根本原因。
36氪四川本次调研的成都中建材,生产了一种适合城市建筑的新型光伏材料——碲化镉发电玻璃。这种材料在高强度玻璃中密封了一层约4微米厚的碲化镉光电薄膜,解决了过去光电材料易碎、发电不稳定、不安全等问题,不仅可以作为屋顶和幕墙材料安装在室外,还可做成仿大理石材料和精美壁画安装在室内。
除了强度高,在发电和减碳方面,碲化镉发电玻璃也有多项优势。成都中建材总经理潘锦功博士表示,成都中建材的碲化镉发电玻璃转化效率为16.18%,仅一块1.92平方米的碲化镉发电玻璃,平均年发电量约260度,而且弱光下也能发电,早晚的发电时间长,同等条件下比传统的晶硅光伏发电高出约8.8%;由于温度系数更低,功率损耗更小,还避免了传统光伏在高温高湿条件下太阳能组件发电能力大幅降低的痛点;碳排放方面,每度电碳排放仅11g,只有传统光伏发电的约1/3,火力发电的约1/88。
据潘锦功介绍,成都中建材的碲化镉发电玻璃已经在机场、工厂、大数据中心、市民中心、政府大楼、民居等多种场景得到应用,为建筑插上发电的翅膀,减少碳排放。
装机容量86kW的九寨黄龙机场项目,幕墙及顶面BIPV(光伏建筑一体化)的碲化镉发电玻璃,已在海拔3447.65米的特殊环境中稳定运行两年,平均年减碳76.08吨。装机容量1.72MW的川开电气项目,使用了7100片碲化镉发电玻璃作为屋顶建材,所发电能直接供生产车间使用,平均每年减碳1102.26吨,被工信部评选为“2021年智能光伏
试点示范项目”之一。装机容量50kW的山西省政府大楼改造项目,全部采用透光率高达60%的中空三叠层碲化镉发电玻璃,平均年减碳57.93吨,并且采光良好,兼具隔热、保温、发电等功能。
碲化镉发电玻璃不仅能满足供能和减碳需求,还能满足建筑美学需要。在河北省沙河县的碲化镉发电玻璃彩虹桥项目,从大地上掀起一角形成一个类钻石切面,以一个彩虹大台阶覆盖,让科技与艺术完美结合。在丽江古城水泥厂项目,采用“七彩云南”概念设计的彩色碲化镉发电玻璃,不仅能补给厂区用电,还成了当地网红打卡建筑。
为了持续升级优化碲化镉发电玻璃,成都中建材组建了顶尖的研发团队。该公司技术中心拥有院士1人,科研骨干52人、博士7人、硕士31人、高级工程师及以上5人、国家高层次人才1人、四川省高层次人才5人,“成都市蓉漂计划”
专家2人,并设有成都首个诺贝尔奖获得者工作站(谢尔登·格拉肖站)。
截至目前,成都中建材已布局国家专利202项,其中已有36项获得国家发明专利授权,主持或参与制(修)定国际、国家、行业等标准39项,生产的碲化镉发电玻璃进入国家发改委《绿色技术推广目录(2020年版)》、工信部《重点新材》首批次应用示范指导目录(2019年版)》,获得中国首批绿色建材认证等多项国内外专业认证。可以预见,双碳风口下,成都中建材的碲化镉发电玻璃将在建筑和能源行业迎来广泛的应用市场。
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