“太陽能電動汽車城市概念”創(chuàng)新方法可重新定義城市并減少排放

猿力部落——汽車人的技術(shù)社區(qū)

據(jù)Tohoku University研究分析，城市是應(yīng)對氣候變化的先鋒，因為它們的二氧化碳排放量占全球總量的70%以上。

日本東北大學(xué)（Tohoku University）最近的一項研究為扭轉(zhuǎn)這一局面制定了路線圖。研究顯示，在郊區(qū)社區(qū)，將屋頂太陽能電池板與電動汽車（EV）相結(jié)合，可以將電力和交通產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）排放量減少高達(dá)90%。

這種名為“太陽能電動汽車城市概念”（SolarEV City Concept）的創(chuàng)新方法，將郊區(qū)定位為清潔能源發(fā)電站，而非能源消耗者，未來可以為城市中心提供剩余電力。這項研究發(fā)表在《可持續(xù)城市與社會》（Sustainable Cities and Society）雜志上。

通過戰(zhàn)略性地利用屋頂和車道（住宅區(qū)已有的空間），郊區(qū)規(guī)劃者可以實(shí)施高效的氣候解決方案，而無需大規(guī)模的土地開發(fā)。

該研究的主要作者、東北大學(xué)環(huán)境研究研究生院副教授Takuro Kobashi說：“我們的研究為城市實(shí)現(xiàn)深度脫碳指明了一條清晰的道路，既有利于經(jīng)濟(jì)，又有利于社會。車道上的電動汽車是我們應(yīng)對氣候變化最有力的工具之一。停放時，電池可以通過‘車到家’（V2H）系統(tǒng)作為家庭的移動電源，讓家庭儲存白天多余的太陽能并在夜間使用，從而減少對基于化石燃料的電網(wǎng)電力的依賴。”

Kobashi及其同事的研究結(jié)果表明，這將為公眾帶來三大益處。首先，家庭可以大幅節(jié)省能源和燃料費(fèi)用。到2030年，擁有屋頂太陽能和電動汽車的郊區(qū)住宅每年可降低高達(dá)40%的能源成本，初始投資約六年即可收回。其次，本地發(fā)電可以增強(qiáng)郊區(qū)的韌性，降低停電和極端天氣事件的影響。第三，該研究設(shè)想建立能源共享社區(qū)，擁有過剩太陽能發(fā)電能力的郊區(qū)將清潔能源出售給市中心，從而促進(jìn)更公平的能源系統(tǒng)。

京都二氧化碳排放源邊界及“光伏+電動汽車”系統(tǒng)。圖片來源：Sus

由于城市區(qū)域分布不均，研究小組還確定了這種“光伏+電動汽車”組合系統(tǒng)在考慮城市和郊區(qū)不同的建筑密度、屋頂面積和車輛擁有模式時是否同樣有效。該團(tuán)隊利用日本京都的高精度數(shù)字模型，模擬了2020年和2030年人口稠密的市中心和郊區(qū)的屋頂太陽能潛力、每小時電力需求以及車輛可用性。

研究結(jié)果呈現(xiàn)出鮮明的對比。在郊區(qū)，光伏+電動汽車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)90%的二氧化碳減排和87%的能源自給率，同時顯著降低了家庭能源成本。然而，人口稠密的城市中心卻面臨著物理限制：由于屋頂空間狹小且用電需求旺盛，自給率僅為42%左右。研究發(fā)現(xiàn)，與單純使用太陽能相比，添加電動汽車作為儲能系統(tǒng)幾乎使太陽能電池板的普及率翻了一番，因為電動汽車電池使家庭能夠最大限度地利用每一單位的清潔能源。

這為城市規(guī)劃者在設(shè)計未來智慧城市時提供了思考的空間。郊區(qū)——曾因城市擴(kuò)張和對汽車的依賴而受到批評——可以作為可再生能源的中心，從而鞏固可持續(xù)的城市生態(tài)系統(tǒng)。

Kobashi解釋說：“這項研究表明，郊區(qū)在推動綠色轉(zhuǎn)型方面可以發(fā)揮出令人驚訝且至關(guān)重要的作用。通過重新思考能源的生產(chǎn)和共享方式，我們可以將住宅區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鍧?、更具韌性的能源未來的積極參與者。”

展望未來，研究人員強(qiáng)調(diào)，電網(wǎng)現(xiàn)代化對于實(shí)現(xiàn)這一愿景至關(guān)重要。由于能源流動不僅從發(fā)電廠流向家庭，也從家庭流向城市中心，因此對智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的投資至關(guān)重要。通過有針對性的政策和技術(shù)整合，“太陽能電動汽車城市概念”或許能夠幫助重新定義全球城市應(yīng)對氣候變化的方式。