21世纪利用光伏满足全球制冷需求

在此，我们表明，如果全球住宅制冷设备使用的所有电力都是通过光伏供应的，那么住宅制冷行业可以维持约540 GW的光伏发电容量，与今天的全球装机容量（截至201760年底为402 GW）持平。此外，我们还表明，由于热带国家获得了更多财富，从而获得了冷却和全球变暖的机会，尽管空调随着时间的推移越来越高效，但在21世纪的大部分时间里，冷却设备每年可以维持另外20-200 GW的光伏，这取决于所选择的社会经济和气候变化情景。这意味着住宅制冷行业可以在整个世纪内成为全球光伏行业的重要增长动力，商业部门也可能如此。此外，我们对光伏生产和冷却需求的每小时动态进行了建模，发现在没有任何存储的情况下，光伏可以直接为约50%的冷却需求供电，在21世纪的基准情景中，比例从49%增加到55%。协同效应的增加是由于冷却需求的地理变化更靠近赤道，那里的季节性天气差异更小，光伏和冷却的时间动态更协调一致。无论情景选择如何，这一趋势仍然存在。随着季节差异越来越小，小型分布式存储的影响也越来越大。我们模拟了一个场景，在该场景中，每个有冷却装置的家庭都配备了1 m3水基潜热蓄热器。

在本世纪初，存储将光伏供电的冷却需求比例从49%增加到56%，而在本世纪末，这一比例从55%增加到70%。这些结果表明，光伏和小规模分布式存储可以持续满足快速增长的大部分冷却需求，冷却和光伏的交叉点现在和将来都是持续研究、业务和政策投资的高影响目标。展望此处用于研究冷却和光伏协同效应的方法可能会扩展到其他预期增长显著且与光伏发电具有高度内在协同效应的行业。例如，为了避免灾难性的气候变化，到21世纪末，几乎整个运输部门都需要从化石燃料转向电池或合成燃料。2012年，全球运输部门消耗了约30000 TWh的一次能源64。由于电池和合成燃料都能储存光伏电能，因此光伏能提供其中很大一部分能量是合理的。产生相应数量的PVFig。7光伏直接满足的小时制冷量的一部分，无任何存储时间超过一小时（蓝线），并假设每个有制冷装置的家庭也有一个1 m3的热冰存储，如热存储模型部分（橙色线）所述。图8预测光伏容量对气候和社会经济情景的依赖性。容量因数为20%的电力需要17太瓦的光伏容量。海水淡化是增加光伏容量的另一个有趣的领域，因为海水淡化的最高需求是在炎热干燥的气候条件下，光伏容量系数较高。

随着中东和非洲等干热国家的富裕，其需求也可能增加65。除盐水也相对容易储存，这使得其生产具有高度灵活性66。其他示例包括原材料制造厂，如铝或纸浆厂67。由于这些发电厂可以快速提高产量和降低产量，因此它们的用电量可以与光伏发电量相匹配。对这些行业进行类似的冷却分析，将有助于澄清全球光伏产业何时、何地以及在多大程度上可以增长。利益冲突没有需要声明的冲突。致谢H.S.Laine感谢芬兰富布赖特科技产业基金会以及芬兰文化基金会、蒂娜和安蒂·赫林基金会的支持。AshleyMorishige和GregoryWilson因富有成效的讨论而受到认可。参考文献1 A.Muzet、J.P.Libert和V.Candas，“环境温度和人类睡眠”，Experitia，1984，40，425-429。2 K.Okamoto Mizuno和K.Mizuno，“热环境对睡眠和昼夜节律的影响”，《生理人类学杂志》，2012年，31，14。3 P.A.Hancock和I.Vasmatzidis，“热应激对认知能力的影响：知识的现状”，《国际热疗杂志》，2003年，19355-372。4 C.A.Anderson，“温度和攻击性：热对人类暴力发生的普遍影响”，《心理通报》，1989年，106年，1989年。5 R.Hitchings和S.J.Lee，“空调和日常人类封闭的物质文化：当代新加坡年轻人的案例”，《物质文化杂志》，2008年，13251-265。6 R。

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