能源模块2 — 细节设计
一、能量获取
1. 风力发电
风力发电是世界的主要能量来源,采用 GE Renewable Energy 公司的 3MW 风机,风机数据由 wind-turbine-models.com 提供,风速数据由 Global Wind Atlas 提供。风机中心高度为 65m 左右,通过 Global Wind Atlas 上的数据可以估测选址地的平均风速在 6m/s 左右,再通过风机的功率折线图可以估计出全年单个风机功率平均为 750kW。经计算,一组风机每年可以供能 7070 MWh以上,使用两组风机可以得到每年 14140 MWh 的发电量。
2. 太阳能发电
太阳能是世界的辅助能量来源,采用光伏玻璃来在获取能量的同时减少对整体建筑的影响。采用 OnyxSolar 公司的最高透明度的水晶硅光伏玻璃,并且使用该公司提供的在线工具来计算发电量。为防止光照减弱对顶层农业区植物生长产生影响,故只在建筑两侧使用光伏玻璃和内部光伏板。估测面积为每侧 16000m2,角度平均 20º,方向正西/东,结合选址地,计算得到每 35 年发电 70443.5 MWh,每年 2012.6 MWh。两侧一共可得到每年约 4025.2 MWh 的发电量。
二、能量存储
世界参考 Moss Landing 的电池储电站,采用 LG Energy Solution 的 M48218P5B 电池,使用 40ft HC ISO Container 装载。从官网上可以得到具体数据,每 88.45 立方米(12.2*2.9*2.5)可以存储 6.8 MWh 的电能。为储电分配了每侧一万立方米的空间,以仅占用 8000 立方米计算,总共可以储存 8000/88.45*6.8 = 615 MWh 的电能。两侧总共可以储存 1230 MWh 电能。
参考资料
- GE Renewable Energy 3MW 风机:https://www.ge.com/renewableenergy/wind-energy/onshore-wind/3mw-platform
- Wind Turbine Models 上的风机发电功率数据:https://en.wind-turbine-models.com/turbines/1290-ge-general-electric-ge-3.2-130
- 风速数据:https://globalwindatlas.info/
- OnyxSolar 水晶硅光伏玻璃介绍:https://www.onyxsolar.com/product-services/crystalline-pv-glass
- OnyxSolar 光伏玻璃技术参数:https://www.onyxsolar.com/product-services/technical-specifications
- OnyxSolar 在线光伏发电估算工具:https://www.onyxsolar.com/photovoltaic-estimation-tool
- Moss Landing 的储电站相关:https://www.energy-storage.news/manufacturer-reveals-involvement-in-worlds-biggest-battery-energy-storage-system-so-far/
- LG Energy Solution 储电电池相关数据报告:http://m.lgchem.com/upload/file/product/LGChem_Catalog_Global_2018.pdf