近日，美國環(huán)境保護(hù)署指出，12%的全球二氧化碳排放量來自制冷和空調(diào)行業(yè)，由芬蘭阿爾托大學(xué)研究人員牽頭的一項研究對此提出了解決方案：太陽能和儲能。

芬蘭研究人員與麻省理工學(xué)院和新加坡-麻省理工學(xué)院聯(lián)盟科研中心的同事合作，共同編著了論文《在21世紀(jì)利用光伏技術(shù)滿足全球制冷需求》。學(xué)者們聲稱，如果全球的制冷系統(tǒng)采用太陽能供電，那么住宅制冷行業(yè)在去年可能就已經(jīng)保持約540GW的太陽能發(fā)電量。

“我們研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱帶國家財力增長，對制冷設(shè)備的需求日益增多;而且由于全球變暖趨勢的發(fā)展，在整個21世紀(jì)的大部分時間里，制冷裝置每年可以維持另外20-200 GW的光伏發(fā)電量–具體發(fā)電量取決于所選擇的社會經(jīng)濟(jì)和氣候變化背景–盡管空調(diào)設(shè)備隨著時間的推移越來越高效，”該報告作者寫道。

從北美開始

據(jù)稱這是首個力圖評估制冷行業(yè)與光伏行業(yè)之間協(xié)同效應(yīng)的研究，預(yù)計到本世紀(jì)末，制冷需求可能會從去年的400 TWh增長到近14,000 TWh。研究人員稱，這樣一個35倍的增幅將需要在本世紀(jì)完成相當(dāng)大部分的太陽能電池板裝機(jī)。

該論文指出，北美的高收入家庭確保市場目前在制冷和太陽能行業(yè)之間實現(xiàn)最佳的交叉。“到2015年底，北美的住宅制冷可能保持的光伏發(fā)電總?cè)萘考s為155 GW，”該報告稱。該論文預(yù)測，人口密集的南亞和撒哈拉以南非洲地區(qū)的制冷需求預(yù)計在本世紀(jì)下半葉將會增加，前者預(yù)計到2065年能夠維持1 TW太陽能發(fā)電量，到本世紀(jì)末預(yù)計將超過2 TW。該研究預(yù)測，到本世紀(jì)末，撒哈拉以南非洲地區(qū)可保持3 TW光伏發(fā)電量。預(yù)計在本世紀(jì)末，中東和北非的制冷行業(yè)將有可能保持約532 GW的太陽能發(fā)電量，估計拉丁美洲的太陽能發(fā)電量潛力將達(dá)到482 GW。該研究稱，預(yù)計歐洲和前蘇聯(lián)到本世紀(jì)末的太陽能發(fā)電量僅達(dá)到104 GW。

季節(jié)性匹配偏差

該研究強(qiáng)調(diào)，制冷需求的季節(jié)性差異大于光伏發(fā)電產(chǎn)量顯示的差異。“因為離赤道越近，季節(jié)性差異就越小，通常在靠近赤道的區(qū)域，制冷與光伏[能量供應(yīng)]之

間表現(xiàn)出較強(qiáng)的協(xié)同作用，因此，以小時計可滿足較大比例的制冷需求，”該報告作者補(bǔ)充道。

因此，拉丁美洲和撒哈拉以南非洲預(yù)計可能成為支持太陽能發(fā)電行業(yè)最具潛力的地區(qū)，到本世紀(jì)末，該地區(qū)光伏發(fā)電能夠滿足高達(dá)59%的制冷用電需求，中東、北非和南亞地區(qū)的這一比例預(yù)計約達(dá)到56%。

該報告重點強(qiáng)調(diào)，儲能是提高光伏所滿足的制冷用電需求比例的一個因素。“我們發(fā)現(xiàn)，短期儲能的好處隨著時間推移而大幅增加，因為在主要存在晝夜不匹配而非季節(jié)性不匹配的地方，制冷需求增長，”該報告指出。

然而，該研究的作者聲稱，即便沒有儲能，光伏發(fā)電也能夠直接為全球約半數(shù)的制冷需求供電。