“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽(yáng)能采暖管理平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目是由北京理工大學(xué)從2020年開(kāi)始立項(xiàng)研究，目前網(wǎng)頁(yè)上咨詢?cè)u(píng)論上百萬(wàn)條，已累計(jì)落地 400 套太陽(yáng)能采暖設(shè)備系統(tǒng)。
“去年10月份安裝好的太陽(yáng)能取暖設(shè)備系統(tǒng)，在剛剛過(guò)去的采暖季發(fā)揮了大作用，300平米房屋每月供暖電費(fèi)平均才600元。”家住北京市順義區(qū)吳大鵬日前接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)高興地說(shuō)，“我從網(wǎng)上看到北京理工大學(xué)學(xué)生研發(fā)的太陽(yáng)能云控器為核心的太陽(yáng)能采暖解決方案，覺(jué)得可行，就慕名安裝。”
與吳大鵬一樣，曹妃甸機(jī)關(guān)事務(wù)管理局局長(zhǎng)劉海景也是在網(wǎng)上看到相關(guān)信息后，為父母安裝太陽(yáng)能取暖設(shè)備系統(tǒng)的。這款被網(wǎng)友們慕名安裝的太陽(yáng)能采暖設(shè)備，是近日剛剛獲得第十三屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽全國(guó)決賽金獎(jiǎng)的“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽(yáng)能采暖管理平臺(tái)建設(shè)”。
記者采訪了解到，“基于物聯(lián)網(wǎng)的太陽(yáng)能采暖管理平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目是由北京理工大學(xué)從2020年開(kāi)始立項(xiàng)研究，目前網(wǎng)頁(yè)上咨詢?cè)u(píng)論上百萬(wàn)條，已累計(jì)落地 400 套太陽(yáng)能采暖設(shè)備系統(tǒng)。
西北農(nóng)村采暖問(wèn)題嚴(yán)重
談及研究太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的初衷，2020數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)趙雅琪告訴《中國(guó)能源報(bào)》記者，“2019年11月團(tuán)隊(duì)前往山西省方山縣胡堡村調(diào)研時(shí)，走進(jìn)村民尹爺爺家中，寒冷的冬季屋內(nèi)竟沒(méi)有比屋外暖和多少，尹爺爺告訴我們‘燃煤費(fèi)用太貴舍不得燒，能挨過(guò)去就挨過(guò)去’。為詳細(xì)了解當(dāng)?shù)厝∨闆r，我們迅速在方山縣附近展開(kāi)調(diào)研。”
西北鄉(xiāng)村地區(qū)由于位置偏遠(yuǎn)、管道等基礎(chǔ)設(shè)施落后，燃煤仍然是主要的采暖方式。據(jù)了解，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一家每年的采暖需要2噸煤，費(fèi)用近3000元，已占到可支配收入的30%以上。2020年前后不斷飆升的煤價(jià)使得整個(gè)西北地區(qū)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和村民家庭都陷入了采暖困境。
“在方山縣附近的一家鱸魚(yú)養(yǎng)殖中心，煤價(jià)上漲導(dǎo)致其營(yíng)收驟降，周邊產(chǎn)業(yè)規(guī)模急劇減小，造成大范圍的農(nóng)民失業(yè)。這些嚴(yán)峻的采暖現(xiàn)狀深深觸動(dòng)著我們，從那時(shí)起，為西北鄉(xiāng)村送去溫暖的種子便慢慢在內(nèi)心萌芽。”趙雅琪說(shuō)，“我們調(diào)研內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、山西等多個(gè)西北農(nóng)村地區(qū)后發(fā)現(xiàn)，西北地區(qū)缺乏可行采暖方案，采暖基本靠扛。”
西北地區(qū)大多為太陽(yáng)能資源豐富的一、二類地區(qū)，光能直接轉(zhuǎn)化為熱能可以提供充足熱量供暖，經(jīng)過(guò)初步考慮與調(diào)研，趙雅琪和團(tuán)隊(duì)采用了這種綠色清潔、持續(xù)穩(wěn)定的可再生能源。
新思維解決掣肘難題
不過(guò)，傳統(tǒng)太陽(yáng)能有一個(gè)缺陷，那就是“看天營(yíng)業(yè)”，在無(wú)太陽(yáng)光照射條件下系統(tǒng)性能就會(huì)大幅降低，需要電輔助加熱。與此同時(shí)，市面上家用太陽(yáng)能采暖設(shè)備效率低、溫控差、成本高，每個(gè)痛點(diǎn)都嚴(yán)重制約著傳統(tǒng)設(shè)備在西北地區(qū)的大面積推廣。
上述難題擺在團(tuán)隊(duì)面前，趙雅琪介紹，最初想用最好的設(shè)備達(dá)到高效率，但效果差強(qiáng)人意，高昂的成本無(wú)法在鄉(xiāng)村普及。如何保持高效率的情況下大幅度降低成本便成為需要解決的首要問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)成員不斷實(shí)驗(yàn)，研究傳統(tǒng)系統(tǒng)的供熱方式，并與指導(dǎo)老師持續(xù)地交流，終于發(fā)現(xiàn)了突破口。“通過(guò)引入物聯(lián)網(wǎng)模塊，依托云端穩(wěn)定準(zhǔn)確的算力實(shí)現(xiàn)智能蓄熱，夜晚將熱水回流，并精準(zhǔn)地在第二天日出時(shí)上水，多吸收獲得40%的熱量，同時(shí)，自動(dòng)追光算法的引入，還可以將成本下降30%，經(jīng)不斷的迭代與試點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)的供暖供熱。”
2019級(jí)信息與電子學(xué)院王一飛向記者介紹，在嘗試?yán)没ヂ?lián)網(wǎng)授時(shí)和多維傳感器信息解決白天精確上水的技術(shù)難題時(shí)，由于一直尋找不到合適的判定參數(shù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)屢次失敗，炸管頻發(fā)，前前后后經(jīng)歷了100多次實(shí)驗(yàn)的失敗。
“同學(xué)們利用所學(xué)知識(shí)，把物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)應(yīng)用到太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)設(shè)備的研發(fā)中，極大提高太陽(yáng)能的利用效率，降低設(shè)備成本，非常適合在廣大農(nóng)村地區(qū)的推廣和應(yīng)用。”北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院指導(dǎo)老師李東偉接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示，太陽(yáng)能的應(yīng)用有著廣闊前景，國(guó)家能源局也出臺(tái)了很多支持政策，在采暖領(lǐng)域鼓勵(lì)“太陽(yáng)能+”的推廣和應(yīng)用。
應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展
“我們支持學(xué)生探索研究太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)，不以盈利為目的。目前，我們?cè)谵r(nóng)村做了很多試點(diǎn)，取得了很好的效果，用戶普遍反饋可以節(jié)能70%以上。”北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院黨委書(shū)記崔嵬對(duì)《中國(guó)能源報(bào)》記者坦言，“太陽(yáng)能設(shè)備采暖系統(tǒng)存在初裝費(fèi)偏高的問(wèn)題，70平方米大約5000元左右，農(nóng)民還是有顧慮。我們希望與政府、銀行開(kāi)展更多合作，通過(guò)分期還貸等形式服務(wù)鄉(xiāng)村振興。下一步，我們重點(diǎn)要把產(chǎn)品原理和使用年限、投資回報(bào)率等問(wèn)題講清楚，讓老百姓沒(méi)有后顧之憂。”
記者采訪了解到，北京理工大學(xué)太陽(yáng)能采暖項(xiàng)目在“溫暖鄉(xiāng)村”“富裕鄉(xiāng)村”中發(fā)揮了積極作用。在山西省，與方山縣胡堡村合作共建清潔能源采暖示范村，為150戶村民安裝太陽(yáng)能采暖設(shè)備系統(tǒng)，室內(nèi)溫度維持18攝氏度以上;在內(nèi)蒙古自治區(qū)，為烏蘭察布四子王旗安裝了107 座凈水機(jī)房太陽(yáng)能供暖防凍項(xiàng)目。
中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)清潔供熱分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)陳講運(yùn)接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪時(shí)表示，太陽(yáng)能取暖有廣闊的市場(chǎng)，我們測(cè)算，太陽(yáng)能供熱市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)萬(wàn)億級(jí)。例如，北京理工大學(xué)研究的智能化太陽(yáng)能采暖控制技術(shù)，除了可以為老百姓取暖，還可以不斷擴(kuò)展應(yīng)用范圍。養(yǎng)雞場(chǎng)供熱、鱸魚(yú)養(yǎng)殖、花卉養(yǎng)殖、水泥等各種場(chǎng)景都能應(yīng)用。目前，學(xué)生們正在研究太陽(yáng)能恒溫水槽，給河北省養(yǎng)牛戶提供更好的應(yīng)用解決方案。
李東偉對(duì)記者表示，作為一個(gè)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，雖然取得了一些成績(jī)，但是還存在很多先天性的問(wèn)題，譬如，如何協(xié)調(diào)學(xué)習(xí)和創(chuàng)業(yè)的難題。北京理工大學(xué)孵化器給了同學(xué)們很多支持，未來(lái)如何把事業(yè)做大做強(qiáng)仍擺在他們面前。“我們希望通過(guò)太陽(yáng)能取暖項(xiàng)目，培養(yǎng)大學(xué)生的綜合能力，讓學(xué)生們對(duì)能源有一個(gè)更深入的了解。今年還有新的隊(duì)員加入，也許在不久的將來(lái)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又能研發(fā)出新的突破性技術(shù)。”
中國(guó)能源報(bào) 記者 蘇南
作者：蘇南
評(píng)論