產(chǎn)品描述
簡要概念說明
Lumiduct是一種創(chuàng)新的建筑物集成聚光PV（BICPV）立面系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用位于雙層皮立面空腔中的可移動面板陣列來引導(dǎo)入射的陽光，從而為玻璃建筑立面提供遮陽控制并收集太陽能。
Lumiduct面板由特殊的光學(xué)模塊組成，這些光學(xué)模塊可重定向直接的陽光，并將其聚集在超小型高效III-V太陽能電池上。由于Lumiduct組件的集中系數(shù)大于600，因此每平方米立面的發(fā)電潛力類似于垂直安裝的常規(guī)晶體PV組件的輸出。為了跟蹤一天中的太陽，該技術(shù)包括一個雙軸跟蹤系統(tǒng)。圖76（左）顯示了一個包含太陽跟蹤結(jié)構(gòu)的單個模塊的示例。
該解決方案由Wellsun公司與埃因霍溫科技大學(xué)和Radboud大學(xué)奈梅亨大學(xué)密切合作開發(fā)。當前處于技術(shù)就緒級別7，該級別對應(yīng)于在商用前的操作環(huán)境中運行的演示系統(tǒng)。
建筑和技術(shù)融入信封
Lumiduct設(shè)計為幕墻集成解決方案，而不是作為要添加到現(xiàn)有幕墻的單獨模塊。這些模塊安裝在多個垂直支柱中，這些支柱又集成在雙層皮膚立面的空腔中。圖76（右）給出了將模塊安裝到立柱中的示例。
Lumiduct立面系統(tǒng)可以連接到建筑物的HVAC系統(tǒng)。這樣，空腔中的暖空氣可用于預(yù)處理通風(fēng)空氣，從而減少加熱所需的能量。另一種可能性是使用空氣-水熱交換器在雙層玻璃幕墻的腔室中收集熱量，這樣提取出來的熱能既可以用于空間供暖，又可以滿足家用熱水的需求。
圖76.左側(cè)的發(fā)光模塊，右側(cè)的多個模塊集成為支柱。
融入建筑物：系統(tǒng)與舒適度
由于Lumiduct在一天的過程中跟蹤太陽（雙軸跟蹤），因此陽光的直接部分始終被吸收，而漫反射的日光則自由通過。這樣，Lumiduct可以作為選擇性的遮陽設(shè)備，同時滿足多種需求。除了發(fā)電以外，Lumiduct還大大減少了太陽能的獲取，從而減少了建筑物的空間制冷負荷。它也可以作為防眩光系統(tǒng)來阻止直接的太陽輻射，而漫反射的日光仍然進入房間并減少了對人工照明的需求。與常規(guī)的遮陽系統(tǒng)相比，Lumiduct的一個重要的附帶好處是，始終保證可以看到室外，并能充分利用日光的許多健康和福祉。圖77通過Lumiduct的全面建筑融合，展現(xiàn)了藝術(shù)家對室內(nèi)環(huán)境的印象。圖78展示了一個40平方米的示范建筑立面的底視圖，該立面結(jié)合了Lumiduct。
圖77.藝術(shù)家的印象，Lumiduct的完整建筑集成。
圖78. Lumiduct BICPV系統(tǒng)的演示器立面的底視圖。
SWOT分析
長處
- 外觀引人注目，適合高端建筑應(yīng)用•Lumiduct提供防眩光，但允許漫射輻射，從而減少了人工照明的使用
- 可以有效地管理太陽熱能，從而減少空間制冷需求和/或降低過熱風(fēng)險
- 在半透明配置中以高效率（29％的模塊效率）產(chǎn)生綠色電力
- 由于封閉的空腔起到了熱緩沖作用，冬季的熱量損失減少了
- 與其他遮陽系統(tǒng)相比，由于外墻具有半透明的特性，因此改善了外部視野
- 該系統(tǒng)適用于多層建筑中的安裝，因為動態(tài)組件不會暴露在外界條件下（例如風(fēng)荷載），而是在雙層外殼中得到保護
- 與其他自動化立面系統(tǒng)相比，運動更順暢，操作更安靜
- 不需要多種附加技術(shù)，因為該產(chǎn)品可以同時提供防眩光，采光和發(fā)電
- 外立面是模塊化的，因為模塊被集成到多個支柱中
弱點
- 活動部件→存在技術(shù)風(fēng)險，可能會阻礙投資。然而，考慮到自動防曬系統(tǒng)，這已經(jīng)是一種普遍的風(fēng)險。此外，Lumiduct每天僅在一個有條件的房間內(nèi)進行一次循環(huán)
- 空腔的寬度取決于模塊和太陽跟蹤系統(tǒng)的大小，但相對較大。這減少了相同建筑體積的可用建筑面積（??對價值主張的影響）
- Lumiduct外墻的前期投資很高。這可以通過創(chuàng)新的業(yè)務(wù)模型（例如租賃）或總擁有成本方法來解決。
- 模塊的自遮蔽減少了發(fā)電量，但必須確保防眩光
- 與常規(guī)窗戶相比，由于光學(xué)原因，外部視野受到損害
- 城市環(huán)境中的外部陰影會影響系統(tǒng)的性能。
- 由于玻璃模塊的原因，增加了立面上的重量，這在高層建筑和翻新中可能會成為問題。
- 外部玻璃減少了到達太陽能電池的輻射，但是這對于安全性和減少模塊維護是必不可少的
- 如果天空烏云密布，并且希望最大程度地利用日光，則需要實施新的控制功能以打開立面。這導(dǎo)致控制的復(fù)雜性增加
機會
- 由法律義務(wù)支持的向凈零能耗建筑（NZEB）的強勁運動正在上升，這可能會推動該解決方案的采用
- 在建筑物級別與本地DC網(wǎng)絡(luò)的集成是可能的
- 將立面模塊升級為更高效率的模塊很容易
- 可以將LED集成在模塊上，以在夜間進行特殊的燈光效果和宣傳。
- 立面的新商業(yè)模式正在傳播，例如能源服務(wù)公司（ESCO）
- 集成在雙層玻璃幕墻中→潛在的熱量收集和在HVAC系統(tǒng)中的使用。
- 有預(yù)制的潛力。
- 也可以安裝在對外部視線不是主要要求的建筑物中（游泳池等）
- 該系統(tǒng)有助于匹配能源供需，因為與常規(guī)光伏系統(tǒng)相比，雙軸跟蹤可延長發(fā)電時間
威脅
- MorganSolar對模塊供應(yīng)的依賴性，因為當前的商業(yè)替代方案較差
- 建筑行業(yè)具有風(fēng)險意識，并且會慢慢適應(yīng)新技術(shù)，而優(yōu)先選擇具有可靠記錄的現(xiàn)有解決方案
- 對電價的依賴→電價降低會使商業(yè)案例變?nèi)?/font>
- 光伏一體化的發(fā)電窗膜，百葉窗和百葉窗代表了現(xiàn)有市場的競爭
- 業(yè)務(wù)案例部分基于“無形”價值，例如視圖和日光
- 價值主張是多元的→單功能系統(tǒng)（例如PV或百葉窗系統(tǒng)）在單方面可能勝過鋁塑板
- 降低光伏成本降低了競爭優(yōu)勢
- 那些受益于更好的室內(nèi)環(huán)境和更低的電費賬單（租戶）的人并非總是同一個人來制定資本投資決策
- 用戶交互和接受程度仍待測試
得到教訓(xùn)
總結(jié)的教訓(xùn)如下：
- 跟蹤系統(tǒng)所需的精度是一個重大挑戰(zhàn)。允許傾斜和旋轉(zhuǎn)運動的最大偏差為0.9度，以便捕獲直接輻射并發(fā)電。此外，需要對各個支柱相對于彼此進行精確的調(diào)整。總體而言，需要使用適合批量生產(chǎn)的低成本硬件來實現(xiàn)這種高精度。
- 集成模塊的支柱應(yīng)作為一個整體進行控制，以便可以將系統(tǒng)集成在立面上。需要開發(fā)一種雙向通信協(xié)議，以在控件和支柱之間交換信息。
- 有必要在模塊內(nèi)以及模塊與功率優(yōu)化器（最大功率點跟蹤器）之間的太陽能電池的電路中實施優(yōu)化措施，以最大程度地減少由模塊自遮蔽和周圍遮蔽引起的損耗。
- Lumiduct立面內(nèi)部發(fā)生的動態(tài)特性和物理現(xiàn)象與建筑性能模擬軟件提供的可能性范圍不兼容。因此，Lumiduct的性能預(yù)測需要在源代碼級別修改仿真模型。這是一項耗時的任務(wù)，需要由專家來執(zhí)行。
進一步閱讀
網(wǎng)站公司W(wǎng)ellsun：http : //www.wellsun.nl/lumiduct-design-and-sustainability.html
