低碳住區的可再生能源利用

劉立鈞 劉振 田芳

住區是人們生活、居住的主要場所，透過低碳社區建設低碳經濟更具效果。低碳住區指在住區內除了將所有活動所產生的碳排放降到最低外，也希望透過生態綠化等措施達到零碳排放的目標。減少溫室氣體的排放，可以通過在住區規劃設計時設置可再生能源裝置，使居民使用可再生能源，減少對化石能源的使用，進而達到減少溫室氣體的效果。

全球各地已出現了不少低碳住區或碳中和住區，典型的有英國的貝丁頓(BedZED)、德國的弗班(VaubanDistrict)和瑞典的維克舍。這些社區在設計之初就考慮到通過運動可再生能源來取代化石能源，進而減少二氧化碳的排放。

1 住區可再生能源(如風能、太陽能、生物等)的使用推廣

在低碳住區中，常規能源的使用量應該控制在小區總能源使用量的一定比例(如 75%)之下。高效再生和可循環能源應盡量多運用于低碳住區的設計中，從而達到碳減排的目標。目前這類技術主要有以下幾種:

1)風力發電:發展最快、最具工業開發價值的可再生能源技術。

風能是目前開發前景最好的可再生能源。風能的利用方式首先是發電。國際風力發電發展趨勢為:風機技術不斷改進，裝機容量迅速增加，發電成本不斷下降。國外有專家樂觀的估計，到2020年，全球風力發電可望占發電總量的 10%。目前我國共建成風電場24個，總裝機容量達到441MW，至2003年達到570MW。

住宅一般可采用小型或微型風力發電機，目前主要供應沒有電網覆蓋的偏遠地區使用，在城市中較少應用。風力發電的最大問題是受環境影響大，運行不穩定。解決這個問題，可以優先采取與大型蓄電池相連或采用“風力—光伏—電池”互補系統。以光伏電池與風輪機結合驅動的混合系統效率很高，因為兩者可以很好互補:在冬季，陽光較弱但風力較強;在夏季，風力雖強但陽光較強。

2)光電發電:把太陽能轉換成電能，如太陽能電池等。

太陽能光伏技術產生的能源將成為 21世紀最重要的清潔能源。太陽能光伏技術即太陽能電池技術近 20年來的平均年增長率超過 30%。太陽能電池板砷化鎵的電池現在效率最高，轉化效率大于37%，1m2的功率也就是370W，1 h也就是0.37度，普通商用太陽能電池轉化效率13%～22%，1m2的功率也就是 130W～220W，1 h的功率也就是 0.13度～0.22度。隨著太陽能光伏技術的不斷提高，電池成本也在慢慢下降，越來越多的人會選用這種清潔能源。尤其是將建筑屋頂(或屋面)與太陽能發電系統相結合，發展成為功能型建筑材料與構件，將是今后發展的重點。

伊恩·羅蘭的悲壯犧牲幾乎使斯通的探險計劃成為泡影。一個隊員護送伊恩的尸體回蘇格蘭。其余的隊員都憤怒地指責斯通，說他作為隊長，對洞穴著了迷，工作熱心得過了頭。一時間，探察隊里人們的關系緊張起來。幸好經過會議表決后，剩下的隊員都同意留下，但他們要求攝影師韋斯·史基爾斯把洞穴已知部分用文字記錄下來。

隨著太陽能光伏發電系統的大量推廣應用，光伏與建筑相結合近年來得到了迅速的發展。光伏與建筑相結合初期是將一般的光伏方陣安裝在建筑物的屋頂或陽臺上，可以配備蓄電池獨立供電，也可以通過與公共電網并聯，共同向建筑物供電。光伏器件與建筑相結合的發展是光伏組件與建筑材料融為一體，采用特殊的材料和工藝手段，將光伏組件做成屋頂、外墻、窗戶等形狀，可以直接作為建筑構件使用。

3)地源熱泵系統:地源熱泵技術是一種利用淺層常溫土壤或地下水中的能量作為能源的高效節能，零污染，低運行成本，既可供暖又可制冷并能提供生活熱水的新型熱泵技術。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了大量的太陽輻射能量。它不受地域、資源、環境等的限制，幾乎是無限的可再生清潔能源，是一種節能、環保的新型能源利用技術。

地源熱泵系統的運行不產生任何污染物，且噪聲小，可以建造在居民區內，適宜住宅推廣應用。該系統較好地利用了環境條件而實現了建筑與自然的共生，同時又是一種節能技術，實現熱量的再循環利用，可以帶來舒適的生活環境，是綠色的建筑技術，完全符合生態的設計理念。

4)生物能技術:是唯一的既可再生又可儲存與運輸的能源。

通過農業的廢料發電或制造沼氣。全球每年由于光合作用產生的生物質約有1 200億t，雖然其中僅1%用作能源，但卻已為全世界提供了 14%的能源，并成為世界上 15億人口賴以生存的主要能源。許多國家都制定了相應的開發生物質研究計劃(如日本的“陽光計劃”、印度的“綠色能源工程”等)。在沼氣技術、生物質熱裂解氣化技術和生物質液體燃料技術等均取得較大的發展。

我國早在 20世紀 50年代就在農村推廣沼氣(甲烷)的開發利用。到 2008年年底，戶用沼氣池已達 2 800多萬口，沼氣年利用量達到了約 120億m3。2006年 12月，國內第一家秸稈直燃生物發電廠在單縣正式并網發電。到 2007年年底，全國生物質發電裝機容量已達300萬kW。

5)熱電聯產:在同一生產過程中，既生產電量又生產熱量。

太陽能熱利用已經成為應用最為廣泛的可再生能源技術。太陽能熱技術包括:低溫太陽能熱水和熱空氣技術、太陽能空調采暖技術、高溫太陽能動力和太陽能熱發電技術等，其中太陽能熱水器已經成為產量最大、覆蓋最廣的太陽能產業，在提供生活熱水和工業低溫熱水方面發揮著重大的作用。

隨著城市的發展，一方面建筑密度日益增加，城市住宅在向高層化發展，有限的建筑空間難以安裝足夠多的傳統型太陽能熱水器;另一方面，傳統的太陽能熱水器在一定程度上影響了城市的美觀。太陽能熱水器與建筑一體化是綠色能源和生態建筑理念的有機結合，將成為未來太陽能系統的發展趨勢。

使用以上技術的目標是希望通過使用像風能和太陽能這樣的可再生能源，減少燃燒煤炭或石油等不可再生能源，從而減少對化石燃料的使用，減少空氣污染、水體污染和固體廢棄物污染，減小運行中的維修問題。

2 我國低碳住區中可再生能源發展所遇問題

2.1 可再生能源與節能減排之間的關系

雖然可再生能源具有諸多優點且技術發展相對成熟，但在短時期內我們的主要能耗還是來源于化石能源。短時間內可再生能源還無法取代化石能源。因此僅希望通過依靠可再生能源，不能解決 2020年的二氧化碳減排問題。

目前來說，節能減排仍舊是發展低碳經濟的唯一途徑，我們應該走“節能減排為主，可再生能源為輔”的發展路線。

2.2 可再生能源的“全生命周期”使用

可再生能源的使用具有一定的局限性，以太陽能利用為例。太陽能是間斷性、不穩定能源，如果使用也可以是間斷性的(像太陽能熱水器)，加之價格也適當，普及推廣就很容易;如果使用是連續性的、穩定的，或者與太陽能的產生時間上下不同步(如白天太陽能發電晚上電燈照明)，為了保證使用，必須有另外的使用常規能源的備用系統。目前很多家庭雖然安裝了太陽能熱水器，但為了保證陰雨天和動態的使用，又安裝了電熱水器等，為了一個使用功能，卻配置了兩套系統，一方面增加了投資，另一方面也增加了生產制造另一套設備所消耗的能源和資源。這時就要按“全生命周期”來計算。

小規模的個體太陽能發電(及風力發電)需要能夠在發電時可以把發的電匯入電網，電網予以收購，在沒有太陽和風而又要用電時，從電網購取。在德國，收購價還高于購買價。這一方面是技術問題(已經可以解決)，另一方面是電網管理和體制問題。

目前太陽能光伏發電還存在生產硅晶片耗能高、效率低、污染大等的問題，未能大量推廣，更不能在中國生產硅晶片出口發達國家。能耗和污染留在中國，讓發達國家用“清潔能源”，減少二氧化碳。

3 結語

“低碳”是我們未來經濟發展和城市發展的必經之路。伴隨著城市化的發展和城市的大規模建設，我們應該在保證節能減排的前提下，實現經濟的增長。我國的可再生能源尚處于發展中的階段，因此節能減排仍舊是我們發展的方向。隨著時代的發展，可再生能源的運用將更多的在我們的日常生活中實現，將漸漸取代化石能源?！暗吞肌辈粦撌亲柚刮覀儼l展經濟的障礙，應該是促進我們經濟增長和城市化的良好方式。中國未來發展情景分析表明，只有采用低碳發展模式，才有可能在 2040年之前實現能量需求與二氧化碳排放總量凈減少，也才有可能在 2050年當中國基本完成城鎮化進程之前出現能源消耗和二氧化碳排放矛盾基本緩解局面。

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