屋顶太阳能的潜力:美国发电总量的40%是可能的

预测上限屋顶太阳能能源增长了近一倍。发布的一份新研究[1]的国家可再生能源实验室(NREL)结合光探测技术、地理空间映射,和大规模的模拟来理解多少电能可以在美国只使用屋顶光伏(PV)技术。这个更新分布式太阳能发电的特性应该重塑决策者如何看待激励光电技术以及如何调整建筑空间利用这一丰富的资源。

屋顶的潜在

屋顶的太阳能电池板例证了分布式发电的潜力。而不是笨重的燃煤发电厂提供电力数以千计,而北京污染从一个中央位置,屋顶太阳能电池坚持谦卑地为当地的家庭或企业产生能量。屋顶太阳能接管的连续、基本负荷的职责发电厂、电网需要转化为更加灵活,聪明的旧版本的自我。虽然这发生蜕变,然而,重要的是要理解的局限性屋顶光伏提供我们所有的电力政策和经济决策可以继续有效地发展太阳能市场。

通过查看NREL研究解决这个问题技术潜力屋顶光伏。资源潜力是终极限制任何能源技术:存储在太阳光的能量撞击地球的终极上限太阳能。除此之外的自然约束、技术描述了土地利用潜力,地形约束和系统整体性能影响的总捕获一个能源资源。在屋顶PV的情况下,这是通过结合信息,如阳光的总量达到一个特定的区域,屋顶光伏安装的可用性,人均能源消耗。这种分析给出了上限的潜在部署技术在考虑政策的影响,法规,或市场。

之前的研究曾建议适度的屋顶光伏潜力,限制每年664千瓦太阳能发电800太瓦时。这些值达不到美国总发电量的四分之一。然而,这些数字来自分析,缺乏高分辨率的地理数据和不那么复杂的计算机模拟。使用最新的技术在计算机建模和地理空间分析,NREL已经提供了更为乐观的数字表明屋顶光伏能占将近一半的发电在一些州。

灯光的问题

确定屋顶PV的技术潜力,NREL研究人员第一次使用光探测和测距(激光雷达)的数据来确定屋顶的日照和美国各地。激光雷达技术拍摄光从飞机或卫星对地球的表面,测量的距离和光线反射回源。最终的结果是这个星球的表面模型和平方米的决议!从这些信息,研究人员可以确定材质和屋顶倾斜,这两种影响的可用阳光太阳能发电和建筑适应性。

激光雷达数据然后结合地理空间分析和模拟确定光伏潜力小(住宅)和中型/大型建筑(商业)在128个城市。结果从这些城市被外推计算屋顶PV潜在的跨美国大陆的所有领域

研究结果非常有前途。在所有建筑尺寸、屋顶光伏可以提供1.1太瓦的电力和1432太瓦时的年度能源发电。那是2013年电力销售总额的39% !这种潜在的三分之二来自较小的住宅与商业网站,这意味着个人消费决策安装太阳能电池板可以行业增长的主要动力。

相当大的屋顶之间存在潜在的变化状态。例如,加州可以生成一起通过屋顶太阳能的电力,和新英格兰或佛罗里达可能达到近一半的一代。这些高能力差异的原因,也建议方式,其他国家可以改善他们的潜力。加州有一个高密度的小建筑与大多数其他国家相比,增加它的潜力,而低于平均水平的人均能源消耗在新英格兰各州驱动高潜力。相比之下,“州和西北能产生25 - 35%的电力来自屋顶PV。

为什么这些新模型结果改进之前估计的技术潜力?两个主要原因占的区别。首先,太阳能电池技术改进,现在拥有更好的功率密度与几年前相比,允许更大份额的发电。第二,专家们一种改进的理解适合什么类型的建筑屋顶PV,所以新模型计算更高的总体数量的合适的建筑。

改进的余地

屋顶光伏正朝着可能占将近一半的发电在美国。这是巨大的证据支持过渡到智能电网和分布式发电投资。但是屋顶PV仅仅是太阳能发电的一种方式。集中式太阳能技术可以添加到这个技术的潜力,就像成千上万的镜子反射阳光运行汽轮机在西南部的沙漠。此外,装配太阳能比屋顶光伏更灵活,可以显著增加太阳能发电。

高于一切,我相信这些数据显示出重要考虑基础设施建设考虑屋顶太阳能技术。尽管住宅占大多数的技术潜力,只有26%的屋顶面积是合适的,表明巨大的房间屋顶PV增长如果我们设计建筑物的外墙,树冠上,或其他结构设计时考虑到光伏安装。

重要的是要注意,这些基于技术分析只提供一个上限和地理限制,并且不占政策或市场趋势可能影响该行业的增长。决策者应该以这些结果为大量的证据表明,屋顶光伏技术仍处于初期发展阶段,这可能会刺激政策促进其扩张在美国工作,减少对石油和天然气的依赖,使我们走向多元化的能源经济。

引用

[1]Gagnon P, et al。”屋顶太阳能光伏技术潜在的在美国:a详细的评估”。国家可再生能源实验室,2016年4月8日访问。

照片和图学分

屋顶光伏系统的的照片肯字段通过维基百科

图的美国地图和技术潜在的参考[1]