Kentsel Çatılar için Kompakt Dağılım Birimleri Tasarlamak

Şehir Enerji Imperative

Şehirler doğrulanıyor ve doğru itileri doğruluyor:0)Bu ortamlar için kompakt üretim birimleri (DGUs) artık bir niş takip değil - kentsel dekarbonizasyonun kritik bir bileşenidir.Aynı zamanda yüzeysel güneş çiftlikleri veya endüstriyel rüzgar tesisatları, kentsel çatı DGU'lar uzay kısıtlamaları içinde çalışmalıdır.

Compact DGUs, yüksek talep edilen şehir koridorlarında bileşiklerin kullanılmasını sağlayan merkezi istasyondaki kayıpları doğrudan üretir.Bu potansiyelin, mevcut bina sistemleri ile sıkı bir şekilde odaklanmasını sağlayan bir enerji sunuyor.

Neden Dense Kentsel Alanlar için Compact DGUs Madde

Çatıdaki üretim için iş durumu çevresel çağrının ötesine geçti. Şehirler hem ızgara kongestasyon hem de ACD:0) Yerel hava kalitesi yetkilerini (FLT:1) terk etmeden, New York City'nin yerel Yasası 97 veya Avrupa Birliği Enerji Verimliliği Direktifi gibi yerlerde, operasyonel karbonu dramatik bir şekilde azaltmalıdır. Compact DGUs, mülk sahiplerinin HVAC için temiz bir çatı alanı sağlamalarına izin verir.

Ayrıca, bu birimler, yararlı ölçekli yenilenebilirlerin mümkün olmadığı şekillerde şebeke direncini artırır. Bir fırtına veya ısı dalgası kara bir hava dalgası tetiklerken, her megawattlık bir kapasitenin kendi başına ve kritik yükleri koruyabilir.TheurFLT:0U.S. Enerji Bölümü), kentsel alanlarda önemli bir dayanıklılık stratejisi olarak vurgulandı, her megawattlık basınç düşük istasyonlarda azaltılabilir.

En Valuable Resource Space as the Most Valuable Resource

Kentsel çatılar boş tuvaller değildir. Mekanik penthouses, asansör milleri, soğutma kuleleri ve anten çiftlikleri zaten önemli bir ayak izi komuta ediyor. Kompakt DGU, mevcut bölgenin bir kısmını kapsamalıdır - çatının% 5'inden daha azını sağlarken, binanın temel yükünü dengelemek için yeterli kapasite sağlar. Modüler tasarımları (örneğin, 10-50 kW artışlar) bütçeler ve enerji ihtiyaçları olarak ölçeklendirmeye esneklik sağlar.

Transmisyon kaybı ve Peak Taleplerini Yeniden Üretin

Birçok yoğun şehirde, dağıtım transformatörler zirve yaz öğleden sonraları sırasında aşırı yükleniyor. Çatı DGUs bu aynı saatte üretilen yüksek çözünürlükte yüksek talep, yükselteçli kentsel şebekeler için önemli bir rahatlama.Terence Berkeley Ulusal Laboratuarı)

Kentsel Çatı DGUs için Temel Tasarım

Bir çatı için kompakt bir DGU tasarlamak, zemine en çok kullanılan sistemlerden dramatik olarak farklıdır. Ağırlık, rüzgar, titreşim ve estetik tüm o kadar yüksek öneme sahiptir. Aşağıda temel mühendislik hususları vardır.

Boyut, Form Faktörü ve Spasal Bütünleşme

Düz çatılar (tipik olarak beton veya membran) yüzeyle yıkanmış alt profil birimleri destekleyebilir.Yeryüzünde konut terasları için, birimler eğimi takip eden para birimlerine monte edilmelidir.The key prensibi ishongFLT:0Constacking or embedding[FLT]

Modüler, sıcak-swappable tasarımları, rahatsız edici komşu birimler olmadan değiştirilebilmelerine izin verir, bakım süresini azaltır ve maliyet.

Yapısal Yükler ve Rüzgar

Çatı parçaları, her iki ölü yük için 100 psf'i aşan rüzgar kuvvetlerine maruz kalıyor ve alüminyum çerçeveler, karbon-fiber kompozitler gibi hafif malzemeler ve ince film fotovoltaikleri çatının yedek kapasitesinin altında genel ağırlık tutmalarına yardımcı oluyor.

Toplanan montaj sistemleri (düşük çatılarda kullanılır) çatı penetrasyonlarından kaçınır, ancak ağırlık eklenir. Düşük yük çatıları için üreticiler, 0.0D:0)Sahipsiz veya vakumlanmış) sistemleri ağır top olmadan rüzgar yükleri dağıtır.

Verimlilik ve Güç Yoğunluğu

Uzay primi göz önüne alındığında, çatı DGU'nın her kare metresi mümkün olduğunca enerji üretmelidir. Bu it pushes tasarımcıları doğru:

Akıllı inverterler maksimum güç noktası takip (MPPT) ve [[Dönetici:0) Dinamik ağ desteği), örneğin volt/VAR kontrol, bitişik binalardan veya çatı ekipmanlarından kısmi olarak tıraş edildiğinde bile çıktı.

Akustik ve Titreşim Yönetimi

Dense kentsel ortamlar sessiz bir operasyon gerektirir. Mikroturbin ve iç yanma gensetleri gibi mekanik DGUlar, sadece sistemlerde kapalı olmalıdır:0) Açıklanmış kabinler [Dönücüler, transformatörler, fanlar – yerel gürültü veya ayak sesleri karşılamak için binadan birim, genellikle 55 dBA'nın altında.

Estetik ve Zoning Uyum

Birçok kentsel yargı, görünür çatı ekipmanlarını kısıtlayan kılavuzlar tasarlamaktadır. Compact DGUs, önceden onaylanmış estetik kriterleri karşılayan birimler için tasarlanmıştır. hedef, yerel zoning yükseklik limitlerini karşılamak için hala filtrelenir.

Teknolojik Yenilikler Araba Kompakt Kentsel DGUs

Donanım geliştirme dalgası daha küçük zarflara daha fazla üretim yapmak mümkün hale getiriyor. İşte en etkili gelişmeler.

İnce film ve bina-Integrated Photovoltaics

Bakır indium galium selenide (CIGS) ve kamyum telluride (CdTe) ince film panelleri geleneksel cam geri dönüş modüllerinden daha hafif ve daha esnektir. Doğrudan membran çatılarına veya oturmaya entegre edilebilirler.) Asansör Ürünleri[Dış:0)BIPV ürünleri) Şimdi, güç üretenken geleneksel çatı malzemelerinin yerini alır.

Küçük Kutuda Gelişmiş Enerji Depolama

Lityum demir fosfat (LFP) bataryalar yüksek döngü ömrü ve güvenlik sunar, onları kabin başına 10-30 kWh depolama için uygun hale getirir. Entegre inverterler, birden fazla dönüşüm adımlarından kaçınır, 90'dan fazla verim sağlar.

Heat Recovery ile Mikroturbinler

Capstone'un C30 ve C65 mikroturbines (30 kW ve 65 kW) dünya çapında çatılarda dağıtıldı.Onlar% 80-90) Hava taşıma teknolojisi [Döneticileri 1 ) yeşil gaz için kullanılabilir.

Sürekli Baseload için Yakıt Hücreleri

Bloom Energy'nin sağlam oksit yakıt hücreleri (SOFCs) doğal gaz veya biyogaz'ta% 60 elektrik verimliliğine kadar, sabit olmayan büyüklükteki türbinlere göre 200 kW birim uygun hale getirmek ve San Francisco ve Londra gibi şehirlere uygun bir şekilde uygun hale getirmek için uygundur.

Power Electronics ve Smartzhou Cap Yükleri

Compact DGUs, silikon ışıma (SiC) ve galium nitride (GaN) yarı iletkenleri, dönüştürücü boyut ve ısı kaybını azaltmak için güvenir. Gelişmiş dönüştürücüler şimdi ACT:0)grid-formasyon kapasitesi[DGU'nın kendi mikrogridlerini 2030'da yaratmasına izin verir.

Şehir Çatı DGUs'taki meydan okumalar

Teknik yörünge umut verici olsa da, birçok engel yavaş yaygın bir şekilde kabul edilir. Bu ihtiyaçlar hem tasarım inovasyonu hem de politika desteği gerektirir.

Ekonomi ve Payback Dönemleri

Bir çatıda kompakt bir DGU'ı genellikle izin verme, bağlantı ve finansman gibi bir zemine kadar% 40 ila toplam olarak ilave edin.Performasyonda vinçli iş alanı ve iş alanıyla ilgili olarak, [[Parazman maliyetleri[D:0)Soft maliyetleri[DDönlendirme, interconnection, ve finans toplam% 40–60'ı ekleyemez; tasarımcılar, önceden belirlenmiş maliyetle yüklenebilir, yüksek çözünürlükte olan fiyatlara odaklanmalıdır.

Düzenleme ve İzin Verme

Rooftop DGUs yerel bina kodlarına uymalıdır (ateş güvenlik, rüzgar yükü, sismik), elektrik kodları (bağışlama için 705 Madde 705), ve bazen havalimanlarına yakın olan havalimanları ile cevap verir. [0]Streamlined izin verme[Dönetici olmayan sistemler için - Kaliforniya'nın Solar İzin Verme Verimliliği Yasası'na benzerler - haftalardan haftalarca onay verebilir.

Güvenlik ve Yangın Endişeleri

Piller ve yakıt sistemleri, bina sahipleri ve sigortacıların yönetmek zorunda kaldığı yangın riskleri ortaya koyar. Çatı DGUs, ekipmandaki "yönetici" erişim yollarını içerecek şekilde, çatıyı gezi tehlikeleri olmadan dolaşabilir.

Hava ve İklim Kısıtlığı

Kentsel çatılar güneşe, yağmura, kara, selama ve termal bisiklete maruz kalıyor. DGU Korumalar genellikle IP66 veya daha yüksek ’e kadar ısıtılmalıdır. Soğuk iklimlerde, batarya ısıtıcıları veya ısıtılmış kabinler kapasite kaybını önlemek için gereklidir.

Future: Multifunction and Grid-Integrated Unit

Kompakt DGU'ların bir sonraki dalgası, nesil ve bina sistemi arasındaki hattı bulanıklaştıracaktır. Araştırmacılar ve startuplar gelişiyor:

Eşit olarak önemli olan şu:0) Dijital entegrasyon[DDDDG)[DGÜNCÜDÜDÜNCÜDÜDÜNCÜDÜSTÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSTÜSİADİ) Gerçek zamanlı fayda oranlarına dayanarak, hava tahminlerine ve bina satın alma algoritmalarının bakım ihtiyaçlarını tahmin etmesi ve üretim planlarını en üst düzeye çıkarmaları sağlayacaktır.[DÜye Olmayanlar için)[DÜye Olmayanlar için Uygunluk izni ile iletişim kuracaktır.[DÜyesel güç santralleri ve kenar kontrolleri ile iletişim kuracaktır.

Bir düzenleyici perspektiften, ESRAT:0)Federal Enerji Düzenleme Komisyonu (FERC)) Sipariş 2222 ABD'de, toptan pazarlara katılmak için dağıtılmış enerji kaynakları için kapıyı açtı. Benzer çerçeveler Avrupa ve Avustralya'da ortaya çıkıyor.

Sonuç: Şehir Enerji Gerisi Bir Zaman İçinde Bir Çatıyı İnşa Etmek

Kentsel çatılar için dağıtılmış nesil birimleri, ana altyapıya yapılan niş deneylerden gelişmektedir. Güç yoğunluğuna, yapısal verimlilike, akustik çalmasına ve şebeke-akıllı kontrollere öncelik vererek, mühendisler şehir göklerinin tam potansiyelini nesiller olarak yaratabileceklerdir.

Arazi fiyatları tırmanma ve şebeke kısıtlamaları sıkıldıkça, ekonomik hesaplayıcılar sadece daha temiz bir alternatiftir.Şimdi modüler, ölçeklenebilir çatı DGU'lara yatırım yapan bina sahipleri, donanım maliyetlerinden, perakende elektrik oranlarından faydalanacak ve genişleyen gelir akışlarından faydalanacak.

[FONT=0)Dönemli Referanslar: [Dönemli: [Dönemli: 1)