简介 美国政府能源信息署最近发布了一份名为《2023 年国际能源展望》的报告,报告指出,全球一次能源消耗量将从目前的 640 千万亿 BTU 增至约 850 千万亿 BTU。能源需求和消耗量的增加将主要由核能和可再生能源来满足。 太阳能和其他可再生能源消耗量累计将从目前的 86 千万亿 BTU 增至约 206 千万亿 BTU。 对清洁能源日益增长的需求促使全球研究更新、更有效的太阳能利用方式,其中太空太阳能发电 (SBSP) 最受关注。 从概念上讲,它设想在地球轨道上放置一系列太阳能电池板,将入射的太阳能转换成微波并安全地传输到地球。 在地球接收站,这种微波将被转换成电能,并进一步整合到一个国家的电网中。
1 简介 建筑物在美国能源消耗和碳排放中发挥着重要作用。 2021 年,美国建筑存量消耗了约 40% 的一次能源、75% 的电力,并造成了 35% 以上的美国温室气体排放 [1]。 根据 2022 年美国能源信息署 (EIA) 年度能源展望,仓库占 2021 年美国商业建筑的 15.5%(按面积计算),是第二大最常见的商业建筑类型,面积为 146.3 亿平方英尺(图 1)。 仓库行业在美国正在迅速发展。 2018 年,新建仓库面积超过 1.83 亿平方英尺,而前十年每年新建仓库面积为 1 亿平方英尺 [2]。 EIA 预计,未来 30 年仓库行业将增长 60 亿平方英尺。 2012 年至 2017 年间,新仓库的规模增加了 143%,相当于增加了 108,665 平方英尺 [3]。在本文中,我们将仓库定义为“用于存储货物、制成品、商品、原材料的建筑物” [1]。
能源效率——能源转型的两大支柱 扩大可再生能源生产和减少能源消耗必须齐头并进。能源效率降低了总体成本,并将能源消耗对环境的影响降至最低。2020 年,德国的一次能源消耗下降了 8.7%,这使得德国暂时实现了与 2008 年相比减少 20% 一次能源消耗的目标。然而,COVID-19 疫情发挥了重要作用。2021 年,经济复苏加上寒冷天气导致能源消耗增加 2.6%。虽然高能源价格和新出台的碳价对矿物油消费产生了影响(-5.1%),但天然气的使用量却增长了 3.9%。与 2020 年相比,硬煤消费量甚至增长了 17.9%,褐煤消费量增长了 18.0%,核能消费量增长了 7.2%。可再生能源的扩张和效率措施不足以满足不断增长的能源需求。可再生能源的份额下降了 0.2%。
在目前的研究中,我们开发了一种球床热能存储 (PBTES) 系统来利用发动机废气产生的废能。开发的 PBTES 与电力测功机耦合的固定式柴油发动机集成在一起,用于实验研究。比较了集成和未集成 PBTES 系统的发动机性能。在各种负载条件下,在充电过程中,60-75% 的能量可以存储在制造的系统中。研究发现,考虑到充电过程,使用该存储系统可以节省近 11-15% 的发动机燃料能量。PBTES 的热回收/排放表明可以节省 6-8.5% 的燃料一次能源。系统组合(发动机 + PBTES)效率在不同负载条件下变化范围为 11-38%。当施加 3 kW 负载时,可获得最高的能量节省,为 3.32%。开发的系统可轻松用于家庭或工业用途的空间加热或热流体需求。关键词:热能储存系统,球床,废热回收,
目前,全球 80% 以上的一次能源供应由化石燃料提供。这意味着每年向大气中排放约 34 Gt 的二氧化碳,这是全球变暖的主要原因,而全球变暖已经影响到全世界数百万人的生活。气候稳定是现代文明存在的关键先决条件,因此,全球经济脱碳是当代和后代的迫切需要。由于光伏和风能的迅猛发展,电力行业的脱碳范围正在扩大,目前光伏和风能占全球新增电力容量的最大份额,超过 60%。另一方面,燃料供应(覆盖约 75% 的最终能源需求,特别是在运输和供暖领域)仍然以化石资源(即石油、天然气和煤炭)为主。这是因为与电力相比,利用可再生技术生产燃料(和化学品)的水平要低得多。这就要求加大该领域的研究和开发力度,这也正是 CONDOR 提案的定位。项目描述:
摘要:本研究是对作者最近发表的一篇论文的扩展。特别是,本文重点介绍了为住宅应用开发的多联产系统添加电力存储。与以前的工作不同,它旨在设计一个离网设施。多联产厂为西班牙阿尔梅里亚的单户住宅提供电力、空间供暖和制冷、生活热水和淡水。主要的系统技术是光伏/热能收集器、反渗透和干燥剂空调。添加了铅酸电池存储作为电气系统的备用。该系统在 TRNSYS 模拟环境中运行了一年,时间步长为 5 分钟。进行了参数研究,以调查根据安装的电池数量对电网的依赖性。还进行了设计优化,以提供离网情况下的最佳系统配置。太阳能集热器效率为 0.55,干燥剂空调性能系数为 0.42。所有需求都得到了充分满足,一次能源节约和二氧化碳减排量达到100%。全年几个小时内电池充电状态最低达到30%。
表 1 - 1990-2022 年 LULUCF 部门的气体温室气体排放量/清除量(使用 AR5 GWP 计算)(kt CO¬2¬ eq)。来源:马耳他国家温室气体报告 ............................................................................................. 60 表 2 - 温室气体排放部门份额。来源:CAA ........................................................................................... 60 表 3 - 马耳他到 2030 年的可再生能源贡献,百分比 .............................................................................................. 83 表 4 - 2016-2018 年最终能源消耗 .............................................................................................................. 95 表 5 - 平均净使用量(kWh/m2/年 - 指示性预期进展(2021 年长期改造战略第 102 页表 7-4) ............................................................................................................. 97 表 6 - 每年总排放量(千吨二氧化碳)- 指示性预期进展(2021 年长期改造战略第 102 页表 7-5) ............................................................................................................. 97 表 7 - 第二条电力互连器的技术参数。来源:ICM ............................................................................. 115 表 8 - 截至 2023 年底的光伏容量 ............................................................................................................. 139 表 9 - 使用公共交通工具的乘客总数交通运输 2021-2022 ...................................................... 161 表 10 - 建筑最低能源性能水平。来源:BCA .............................................................. 179 表 11 - 自 2010 年以来的年度峰值需求。来源:Enemalta .............................................................. 193 表 12 - 能源部门实施的措施 ...................................................................................... 218 表 13 - 交通运输部门实施的措施 ...................................................................................... 220 表 14 - 总人口和家庭数量。来源:根据财政和就业部预测,预计人口和家庭入住率。............................................................................. 228 表 15 - 预计五年平均 GDP 增长率,百分比 来源:财政和就业部。 ........................................................................................................................................... 230 表 16 - 2030 年经济部门(不包括交通运输)的最终能源消耗 ........................................................ 236 表 17 - 太阳能光伏技术成本假设,2015 欧元/千瓦(不含税)。来源:Primes 2020 技术假设。 .................................................................................................................... 244 表 18 - 住宅规模太阳能光伏成本,2022 年实际价格 来源:REWS。 ...................................................................... 244 表 19 - 成本降低情景,2014 欧元/千瓦(不含税)。来源:Fraunhofer ISE。 .............................................................................................................245 表 20-海上风电场成本(2021 年实际价格).............................................................. 249 表 21-住宅和商业部门技术的技术假设 ...................................................... 253 表 22-各部门历史温室气体排放量(Gg CO2 当量)。来源:2024 年温室气体清单报告。.. 255 表 23-与 GDP 相比的排放量趋势(tCO2 当量)。来源:2024 年温室气体清单报告。. 256 表 24-按气体划分的温室气体排放趋势。来源:CAA。................................................................ 261 表 25-2010 年至 2022 年可再生能源在最终能源消费总量和每个部门中的份额。来源:欧盟统计局,SHARES 工具。 ........................................................................................... 279 表 26 - 最终可再生能源消耗,单位:GWh .............................................................................. 279 表 27 - 各部门的一次能源和最终能源消耗(不包括环境热),ktoe ........................ 285 表 28 - 各部门的一次能源和最终能源消耗(包括环境热),ktoe ........................ 285 表 29 - 2017 年至 2022 年按来源划分的液化天然气交付量。来源:欧盟统计局。 .................................................... 293 表 30 - 2017 年至 2022 年马耳他发电部门的天然气交付量。来源:能源和水务服务监管机构。 ......................................................................................................... 293 表 31 - 现有马耳他-西西里电力互连器的详细信息。 ................................................................. 295 表 32 - 2024 年清洁能源转型伙伴关系 (CETPartnership) 呼叫模块 .............................................. 306 表 33 - SINO 马耳他基金资助的项目 ............................................................................................. 307 表 34 - FUSION 资助的项目 ............................................................................................................. 307 表 35 - 与能源效率维度相一致的项目 ............................................................................................. 309 表 36 - 与脱碳相一致的项目:可再生能源 ............................................................................. 309 表 37 - 与脱碳相一致的项目:温室气体减排 ............................................................................. 311 表 38 - 与能源安全相一致的项目 ............................................................................................. 312来源:CAA。 ........................................................... 261 表 25-2010 年至 2022 年可再生能源在最终能源消费总量和各部门总消费中的占比。 来源:欧盟统计局,SHARES 工具。 ............................................................................................. 279 表 26-最终可再生能源消费,单位:GWh ............................................................................. 279 表 27-各部门一次能源和最终能源消费(不包括环境热),ktoe ............................................................................................. 285 表 28-各部门一次能源和最终能源消费(包括环境热),ktoe ............................................................................................. 285 表 29-2017 年至 2022 年按来源划分的 LNG 交付量。 来源:欧盟统计局。 .................................................................... 293 表 30-2017 年至 2022 年马耳他发电部门的天然气交付量。 来源:能源和水务服务监管机构。 ........................................................................................................... 293 表 31 - 现有马耳他-西西里电力互连器的详细信息。 .............................................................................. 295 表 32 - 2024 年清洁能源转型伙伴关系 (CETPartnership) 呼叫模块 ........................................ 306 表 33 - SINO 马耳他基金资助的项目 ............................................................................................. 307 表 34 - FUSION 资助的项目 ............................................................................................................. 307 表 35 - 与能源效率维度相一致的项目 ............................................................................................. 309 表 36 - 与脱碳相一致的项目:可再生能源 ............................................................................. 309 表 37 - 与脱碳相一致的项目:温室气体减排 ............................................................................. 311 表 38 - 与能源安全相一致的项目 ............................................................................................. 312来源:CAA。 ........................................................... 261 表 25-2010 年至 2022 年可再生能源在最终能源消费总量和各部门总消费中的占比。 来源:欧盟统计局,SHARES 工具。 ............................................................................................. 279 表 26-最终可再生能源消费,单位:GWh ............................................................................. 279 表 27-各部门一次能源和最终能源消费(不包括环境热),ktoe ............................................................................................. 285 表 28-各部门一次能源和最终能源消费(包括环境热),ktoe ............................................................................................. 285 表 29-2017 年至 2022 年按来源划分的 LNG 交付量。 来源:欧盟统计局。 .................................................................... 293 表 30-2017 年至 2022 年马耳他发电部门的天然气交付量。 来源:能源和水务服务监管机构。 ........................................................................................................... 293 表 31 - 现有马耳他-西西里电力互连器的详细信息。 .............................................................................. 295 表 32 - 2024 年清洁能源转型伙伴关系 (CETPartnership) 呼叫模块 ........................................ 306 表 33 - SINO 马耳他基金资助的项目 ............................................................................................. 307 表 34 - FUSION 资助的项目 ............................................................................................................. 307 表 35 - 与能源效率维度相一致的项目 ............................................................................................. 309 表 36 - 与脱碳相一致的项目:可再生能源 ............................................................................. 309 表 37 - 与脱碳相一致的项目:温室气体减排 ............................................................................. 311 表 38 - 与能源安全相一致的项目 ............................................................................................. 312.................. 293 表 31 - 现有马耳他-西西里电力互连器的详细信息。 .............................................................. 295 表 32 - 2024 年清洁能源转型伙伴关系 (CETPartnership) 呼叫模块 ........................................ 306 表 33 - SINO 马耳他基金资助的项目 ............................................................................................. 307 表 34 - FUSION 资助的项目 ............................................................................................................. 307 表 35 - 与能源效率维度相一致的项目 ............................................................................................. 309 表 36 - 与脱碳相一致的项目:可再生能源 ............................................................................. 309 表 37 - 与脱碳相一致的项目:温室气体减排 ............................................................................. 311 表 38 - 与能源安全相一致的项目 ............................................................................................. 312.................. 293 表 31 - 现有马耳他-西西里电力互连器的详细信息。 .............................................................. 295 表 32 - 2024 年清洁能源转型伙伴关系 (CETPartnership) 呼叫模块 ........................................ 306 表 33 - SINO 马耳他基金资助的项目 ............................................................................................. 307 表 34 - FUSION 资助的项目 ............................................................................................................. 307 表 35 - 与能源效率维度相一致的项目 ............................................................................................. 309 表 36 - 与脱碳相一致的项目:可再生能源 ............................................................................. 309 表 37 - 与脱碳相一致的项目:温室气体减排 ............................................................................. 311 表 38 - 与能源安全相一致的项目 ............................................................................................. 312
备注: (1) 自 2020 年起,国际栏包括缅甸和马来西亚资产。 (2) 2021 年,泰国 G2 资产栏仅包括过渡期活动。 (3) 自 2021 年起,直接能源消耗总量分为不可再生能源消耗和可再生能源消耗两类。 (4) 2020-2022 年按一次能源来源 (购买的电力) 计算的间接能源消耗总量经过修订,并反映在总能源强度中。 (5) 不包括油井服务通风产生的温室气体排放。 (6) 自 2022 年起,使用 2017 年马来西亚 CDM 电力基线修订了马来西亚间接排放的温室气体排放因子。 (7) 臭氧消耗物质 (ODS) 仅包括氢氯氟烃 (HCFC)。 (8) 重大碳氢化合物泄漏量超过 1 桶。 (9) 自 2020 年起,水和废水数据按照 GRI: 303 (2018) 报告。 (10) 根据 GRI: 303 (2018),由于包括生产水,所有地区的总取水量有所增加。 (11) 自 2018 年以来,水风险评估已涵盖缅甸和马来西亚等国际资产。 (12) 自 2020 年起,水资源紧张地区由 WRI Aqueduct Tool 分类。
摘要。建筑行业在减少欧盟 (EU) 的温室气体 (GHG) 排放方面发挥着核心作用。《建筑能效指令》 (EPBD) 的修订提出了雄心勃勃的要求,即到 2050 年使欧盟建筑存量脱碳。修订版 EPBD 的提案引入了零排放建筑 (ZEB) 作为 2030 年所有新建筑的建筑目标。本文深入探讨了 ZEB 的概念,分析了其关键方法论方面,重点关注目标、能源效率的作用和可再生能源的作用。此外,本文还评估了欧盟成员国新建筑的性能水平,强调了当前近零能耗建筑的性能水平与潜在 ZEB 性能水平之间的差距,特别是在一次能源需求和可再生能源贡献方面。研究结果强调,有必要加强旨在提高能源效率和利用可再生能源的举措,以在 2030 年采用雄心勃勃的 ZEB 概念。此外,本文还强调了全面解决温室气体排放的重要性,不仅要考虑建筑物的运营阶段,还要考虑其所体现的影响,以实现建筑物存量的生命周期零排放。
工业革命带来了现代能源技术系统,可以说,这些系统已经将数十亿人从体力劳动和奴役中解放出来。现代能源燃料可以更有效地完成这项工作,而且规模更大。事实上,到 2019 年,世界人均一次能源使用量约为 81 GJ。这大约是一个体力劳动者食物能量摄入量的 21 倍。换句话说,地球上 77 亿人(包括婴儿和老人)中平均每个人都拥有相当于 21 个“能源仆人”的能源,这些现代能源转换器可以完成 21 个强壮男人的体力劳动。我们也可以称他们为“人造肌肉”,而不是“能源仆人”。这说明了当今物质生活水平背后的科学和技术实力,对于大多数人来说,这些物质生活水平比过去高得多。另一方面,这 1640 亿“能源仆人”也意味着我们的环境和经济足迹可能更像是 1700 亿人(当量),而不是 77 亿人。事实上,我们的“能源仆人”的数量增长速度远远快于人类人口的增长速度,这是导致全球环境足迹不断增加的主要原因。