太阳能住宅能源系统配置的能效与生命周期环境影响综合评估

《Sustainability》：Optimizing Rooftop Utilization for Sustainable Energy Systems: An LCA-Based Comparison of PV, PVT, and Solar Thermal Technologies

　　

摘要

本研究通过对波兰卢布林某栋独栋住宅的多种系统配置进行对比评估，探讨了太阳能技术在支撑可持续低碳住宅能源系统中的作用。所比较的系统配置包括：光热-光伏（PVT）集热器、光伏（PV）板与太阳能集热器（ST）相结合的混合系统，以及独立光伏系统。分析基于屋顶可再生能源系统可用面积有限的主要前提假设进行。各配置的运行性能通过POLYSUN v.2025.1软件进行模拟，25年寿命周期内的环境影响则通过SimaPro v.10.3.0.1软件采用生命周期评估（LCA）方法进行评估，评估指标包括IPCC 2021年百年的全球变暖潜能值（GWP100）和ReCiPe 2016年终点影响指标。结果表明，PV+ST配置在能源和环保性能方面表现最佳，太阳能贡献率最高（57.8%），总能耗最低（5136 kWh/年），且在两种影响评估方法下的环境影响均为最低（64.3 tCO₂ 当量和3487 Pt）。在所采用的设计假设下，PVT系统的综合性能介于PV+ST系统和独立光伏系统之间。研究表明，将能效分析与生命周期评估相结合，能为低碳住宅建筑选择可持续太阳能技术提供更全面的依据，而单独使用能效指标则不够全面。