一个国际科学家小组创建了一个新的模型,用于评估城市微气候下屋顶光伏太阳能电池板(RPVSPs)的性能。
该模块采用最新的天气研究与预报(WRF)模型,并集成了建筑能源模型(BEM)和建筑效果参数化(BEP)模型。该模块采用经实验验证的模型,并经过了印度加尔各答10个观测站的验证。
“虽然现有文献报道了RPVSP对城市环境的影响,但大多数都是基于现场实验或建筑尺度的模拟,缺乏全面的多城市尺度分析。这些研究也忽略了屋顶表面和太阳能电池板背面之间的对流热传递,”学者们表示,“我们的研究通过纳入RPVSPs的新参数化指标来解决这些差距,包括对流传热,从而使结果与其他考虑类似因素的研究更加一致。”
该组合方法被称为WRF/BEP + BEM模型,可以计算稳定大气条件下建筑物与室外环境之间的热交换、动量、湿度和湍流动能通量。该模型最初在印度加尔各答市进行了测试,随后又在澳大利亚悉尼市、美国德克萨斯州奥斯汀市、希腊雅典和比利时布鲁塞尔进行了验证,以确保研究结果不局限于特定的气候带。
“我们进行了五项实验,以评估在加尔各答当前热浪月份广泛部署RPVSPs的区域影响。控制模拟使用了0.15的屋顶反照率,没有RPVSPs,”该小组人员解释道,“实验探索了RPVSPs在城市屋顶上的覆盖率分别为0.25、0.50、0.75和1.0的情景。包括反照率、转换效率和发射率在内的标准RPVSP参数分别设置为0.11、0.19和0.95。”
根据在加尔各答收集的数据,RPVSPs可以将白天的近地表气温最高提升1.5摄氏度,因为它们吸收了大约90%的太阳能,将最多约20%的太阳能转化为电能,而其余的能量则使自身变暖。另一方面,在夜间,全城市光伏覆盖可以使夜间最高近地表气温最多降低0.6℃。在高峰时段,屋顶表面温度将最高提升3.2℃,夜间平均降温1.4℃。
所有地区近地表的空气温度是相似的。悉尼夜间气温下降0.8摄氏度,日间气温上升1.9摄氏度;奥斯汀的夜间气温下降0.7摄氏度,日间气温上升1.8摄氏度,雅典的夜间和日间气温则分别上升0.4摄氏度和下降1.2摄氏度。布鲁塞尔的结果显示,其夜间气温下降0.3摄氏度,日间气温上升1.1摄氏度。
“我们的研究还表明,屋顶光伏太阳能电池板显著改变了城市地表能量收支、近地表气象场、城市边界层动力学和海风环流,”该小组人员补充说,“由于RPVSPs的安装,城市温度升高,增强了低层大气的混合,并将行星边界层(PBL)的高度最多提升了615.6米,减少了地面污染。”PBL是大气的最底层,直接受到地球表面的影响。
该发现发表在《自然城市》杂志上的一项名为“屋顶光伏太阳能电池板使城市升温和降温”的研究中。这项研究由来自印度加尔各答大学、卡拉格普尔理工学院、贾达夫普尔大学、美国麻省理工学院 (MIT)、德克萨斯大学奥斯汀分校、中国的中国科学院和澳大利亚新南威尔士大学的研究人员们进行。
This content is protected by copyright and may not be reused. If you want to cooperate with us and would like to reuse some of our content, please contact: editors@pv-magazine.com.
By submitting this form you agree to pv magazine using your data for the purposes of publishing your comment.
Your personal data will only be disclosed or otherwise transmitted to third parties for the purposes of spam filtering or if this is necessary for technical maintenance of the website. Any other transfer to third parties will not take place unless this is justified on the basis of applicable data protection regulations or if pv magazine is legally obliged to do so.
You may revoke this consent at any time with effect for the future, in which case your personal data will be deleted immediately. Otherwise, your data will be deleted if pv magazine has processed your request or the purpose of data storage is fulfilled.
Further information on data privacy can be found in our Data Protection Policy.