BIPV & Urban City 太阳能车棚系统：利用太阳能车棚系统扩大居住区和交通面积，保护重要农业资源

太阳能车棚一般不属于光伏建筑一体化（BIPV：Building-Integrated Photovoltaics）的一部分。通过建筑一体化光伏发电，太阳能模块被集成到建筑外壳中，例如作为立面元件、屋顶瓦片或窗户。目标是将太阳能电池板无缝集成到建筑设计中，以实现美观和能源效益。

另一方面，太阳能车棚是专门为停放车辆而设计的雨篷，同时还配备了太阳能电池板来产生太阳能。它们的主要目的是保护车辆免受自然灾害的影响，同时利用阳光发电。

尽管太阳能车棚不是建筑一体化光伏发电的一部分，但它们仍然可以成为建筑物的有用补充，通过提供额外的发电空间，同时通过使用可再生能源支持环境方面。

城市太阳能车棚模块的特点是部分透明，这使得太阳能模块、屋顶和发电可以结合在一个集成系统中。这种任务的扩展和功能的增加是太阳能车棚作为建筑一体化光伏解决方案的关键特征。

Urban City 太阳能车库公园 – 太阳能车库系统 – 图片：Xpert.Digital

将太阳能模块集成到车库屋顶不仅可以产生可再生能源，而且还创造了一种美观的解决方案，与城市生活环境和谐地融为一体。城市太阳能车棚模块的透明元件继续让自然光透过，营造出宜人的氛围。即使是太阳能车棚下面的绿化也是可能的！

太阳能车棚与城市地区的美观融合对生活质量和公民的接受度产生积极影响。它们有助于确保将可再生能源技术融入城市景观，从而为可持续和面向未来的城市发展做出贡献。

功能性、美观设计和可再生能源生产的结合使城市太阳能车库模块成为住宅和商业区域有吸引力的解决方案。它可以使用密封表面，同时为您自己的需求或为电动汽车充电创造清洁能源。

因此，城市太阳能车棚组件的先进技术和现代设计提供了双赢的局面：它有助于可持续发展和环境保护，同时改善城市氛围和居民的生活质量。

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建筑一体化光伏发电可以帮助增加居住区和交通区域的进一步功能，同时保护重要的农业资源。通过将太阳能模块集成到建筑外壳中，它们可以有效地利用现有区域，而无需占用额外的空间。

通过将太阳能模块集成到立面、屋顶瓦或窗户等建筑结构中，城市地区可以实现多功能使用。这使得能够在现场发电，从而有助于分散的能源供应。同时，农业用地可以得到保护和保留其原始用途，而不是用于建造太阳能系统。

光伏建筑一体化还具有美学优势，因为太阳能模块可以无缝集成到建筑设计中。这将促进城市地区对太阳能的接受，提高城市的面貌美感。

将太阳能与光伏建筑一体化相结合，可以实现利用现有土地、分散能源生产、保护农业资源等优势。这是促进城市环境可持续性和可再生能源的创新方式。

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城市化地区封闭居住和交通区域的比例因国家、城市和地区的不同而存在很大差异。然而，有一些一般性的估计和数据可以概述城市地区的封闭程度。

在德国，联邦统计局2018年估计，德国城市化地区约13.3%的面积被用作定居和交通空间。包括住宅区、商业区、工业区、街道、停车场等交通区域以及休闲娱乐区域。

国际上，不同国家和城市之间存在差异。例如，新加坡等一些高度城市化的国家，由于土地资源有限，不透水率非常高，不透水面积超过90%。荷兰阿姆斯特丹等其他城市也为自己设定了减少不透水表面数量并创造更多绿色空间和自然栖息地的目标。

值得注意的是，高不渗透性会对城市小气候、生物多样性和生活质量产生负面影响。因此，为了限制封闭并增加绿地的比例，城市规划和可持续城市发展非常重要。

城市化——全球发展

城市化是指人口集中和城市不断发展的过程。它指的是从以农村为主的社会向大多数人居住在城市的社会的转变。城市化伴随着各种社会、经济和空间变化。

随着城市化进程的推进，人们从农村地区迁移到城市地区，寻求更好的就业、教育和生活条件。这一过程往往是由一个国家或地区的工业化和经济发展推动的。城市提供各种服务、基础设施、文化设施和社交互动的机会。

然而，城市化也带来挑战。其中包括人口密度高、住房供应不足、交通拥堵、环境污染、社会不平等以及基础设施和公用事业相关问题。

城市化是一种全球趋势，在世界许多地方都可以观察到。特别是在新兴和发展中国家，城市化往往与人口快速增长相关，这意味着城市在提供基础设施和服务方面面临挑战。

可持续城市化涉及城市的规划和发展，以提高居民的生活质量，有效利用资源，最大限度地减少环境影响并促进社会正义。

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为了向德国提供100%的太阳能发电，需要一定的吉瓦峰值（GWp）装机容量。确切的数量取决于几个因素，例如电力消耗、光伏系统的效率以及德国不同地区的平均太阳辐射。

很难准确说明用太阳能满足德国全部电力需求所需的 GWp 数量，因为电力消耗会随着时间的推移而变化，而且还必须考虑其他因素。

根据弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 2018 年的一项研究，需要约 400-500 GWp 的区域相关光伏发电才能满足德国的全部电力需求。

然而，值得注意的是，这是一个粗略的估计，随着技术、能源效率和电力消耗的发展，确切的 GWp 要求可能会随着时间的推移而变化。其他可再生能源（例如风能或水力发电）与太阳能相结合也可能有助于满足总体需求。

为了粗略估计所需面积，可以假设每平方米的平均输出功率为 5 瓦峰值。这意味着 400 GWp 可能需要多达 80,000 平方公里（80,000,000,000 平方米）的空间。

但需要注意的是，这是一个简化的计算，还必须考虑光伏系统的技术进步、存储技术的扩展以及能源效率的优化等其他因素。因此，确切的区域可能会根据技术和一般条件的发展而变化。

这些统计数据展示了 1992 年至 2021 年德国定居和交通区域的发展情况。它们提供了有关这些区域在上述期间不断扩张的信息。 2021年，德国居住区和交通区面积约为51,813平方公里。 2020年，定居点面积约占土地总面积的9.4%。

到 2021 年德国的定居和交通区域 - 图片：Xpert.Digital

城市化进程的推进和人口增长导致对定居区的需求增加。住宅区、商业区、工业区以及道路、停车场等交通基础设施占据了德国总面积的很大比例。

然而，这种发展也对自然栖息地、农业用地和具有生态价值的地区产生了影响。保护这些资源对于保护生物多样性并最大限度地减少定居点和交通区的生态足迹至关重要。

为了遏制日益封闭的负面后果，可持续的城市规划和有效利用可用空间至关重要。室内开发、促进绿色基础设施和振兴棕地等概念有助于限制土地消耗，同时为人口创造宜居环境。

关注居住区和交通区的发展，采取措施寻找城市发展与自然资源保护之间的平衡。

1992年至2021年德国定居及交通面积（单位：平方公里）（参考日期：12月31日）

• 1992 – 40,305 平方公里
• 1996 年 – 42,052 平方公里
• 2000 – 43,939 平方公里
• 2001 年 – 44,381 平方公里
• 2002 年 – 44,780 平方公里
• 2003 年 – 45,141 平方公里
• 2004 年 – 45,621 平方公里
• 2005 年 – 46,050 平方公里
• 2006 年 – 46,436 平方公里
• 2007 年 – 46,789 平方公里
• 2008 年 – 47,137 平方公里
• 2009 年 – 47,422 平方公里
• 2010 年 – 47,702 平方公里
• 2011 – 48,133 平方公里
• 2012 年 – 48,368 平方公里
• 2013 年 – 48,597 平方公里
• 2014 年 – 48,910 平方公里
• 2015 – 49,066 平方公里
• 2016 年 – 50,799 平方公里
• 2017 年 – 51,032 平方公里
• 2018 – 51,315 平方公里
• 2019 – 51,489 平方公里
• 2020 年 – 51,693 平方公里
• 2021 – 51,813 平方公里

2018年，没有哪个联邦州像柏林那样拥有如此高的封锁区域比例。封闭的居住区和交通区占首都总面积的34.64%。另外两个城邦汉堡和不来梅分别占有封闭定居和交通区域的29.13%和28.1%。十三个领土国家虽然距离较远，但表现出显着差异。例如，在北莱茵-威斯特法伦州，封闭的定居点和交通区域占总面积的 10.8%，而在梅克伦堡-前波美拉尼亚州，这一比例仅为 3.51%。

2018年德国联邦州密封和非密封居住和交通区域（SuV）占总面积的比例 - 图片：Xpert.Digital

封锁区域在生态和水文方面都具有深远的影响。一方面，封堵导致肥沃土壤流失，对农业利用和土壤质量产生负面影响。这对粮食生产和生物多样性保护提出了挑战。

另一方面，加强密封是发生洪水的一个相关因素，并增加了发生此类事件的风险。由于降水无法在密封的土壤上渗走，因此水会聚集在其他地方，导致下水道和水道中的水量增加。这对受影响地区的基础设施、环境和安全产生负面影响。

城市热岛采取措施减少表面密封也非常重要可持续的城市规划、推广绿色空间、将密封区域转变为绿色和开放空间以及实施有效的雨水管理系统对于抵消密封的负面影响并创造一个有弹性的宜居环境至关重要。

SUV密封面积占比

• 柏林 – 34.64%
• 汉堡 – 29.13%
• 不莱梅 – 28.10%
• 北莱茵-威斯特法伦州 – 10.80%
• 萨尔州 – 10.11%
• 黑森州 – 7.49%
• 巴登-符腾堡州 – 6.81%
• 下萨克森州 – 6.64%
• 莱茵兰-普法尔茨州 – 6.50%
• 萨克森州 – 6.43%
• 石勒苏益格-荷尔斯泰因州 – 6.02%
• 巴伐利亚 – 5.64%
• 图林根州 – 4.96%
• 勃兰登堡 – 4.65%
• 萨克森-安哈特州 – 4.62%
• 梅克伦堡-前波美拉尼亚 – 3.52%

未密封SUV面积占比

• 柏林 – 35.91%
• 汉堡 – 29.83%
• 不莱梅 – 28.32%
• 北莱茵-威斯特法伦州 – 12.78%
• 萨尔州 – 11.49%
• 黑森州 – 8.65%
• 巴登-符腾堡州 – 7.99%
• 下萨克森州 – 7.89%
• 莱茵兰-普法尔茨州 – 8.08%
• 萨克森州 – 8.16%
• 石勒苏益格-荷尔斯泰因州 – 7.36%
• 巴伐利亚 – 6.65%
• 图林根州 – 7%
• 勃兰登堡 – 5.85%
• 萨克森-安哈特州 – 6.90%
• 梅克伦堡-前波美拉尼亚 – 5.04%

植被覆盖了德国大部分表面积，截至 2020 年底，植被占总面积的 83% 以上。这包括各种类型的土地利用，包括农业用地。事实上，德国总土地面积的一半以上用于农业用途。

2020 年德国按使用类型划分的建筑面积分布 - 图片：Xpert.Digital

2020年，定居点面积约占土地总面积的9.4%。这包括城市地区、住宅区、商业区以及道路和停车场等基础设施。定居面积的增加是城市化和人口增长的结果。

土地利用分布影响各个方面，包括农业、自然保护和环境。可持续的土地利用对于保护自然资源、保护生物多样性和尽量减少定居点的生态影响至关重要。

为了促进可持续发展，必须考虑植被面积、农业用途和聚居区之间的平衡。这就需要有效利用农业用地，促进定居点生态补偿区的建设，并采取措施保护土壤的生态完整性。通过负责任地使用土地，我们可以确保环境和社区的长期健康。

2020年德国建筑面积使用类型

植被 – 83.30%

• 其中：农业面积 – 50.60%
• 其中：森林面积 – 29.80%
• 下图：木本植物 – 1.20%
• 下图：石南花 – 0.20%
• 下图：Moor – 0.20（%）
• 下图：污水坑 – 0.10（%）
• 包括：无植被的荒地 – 1.10%

结算 – ​​9.40%

• 其中：住宅建筑面积 – 3.90%
• 其中：工业和商业空间 – 1.70%
• 包括：运动、休闲和娱乐区 – 0%
• 下图：墓地 – 0%
• 包括：露天采矿、矿坑、采石场 – 0.40%
• 其中：采矿作业 – 1.20%
• 下图：库存 – 0.50%
• 下图：特殊功能特征面积 – 1.50 in %
• 下图：混合用途区域 – 0.10%

流量 – 5.10%

• 其中：道路交通 – 2.60%
• 如下：距离 – 1.90（%）
• 下图：位置 – 0.10（%）
• 其中：铁路交通 – 0.30%
• 其中：空中交通 – 0.10%
• 其中：运输量 – 0（%）

水 – 2.30%

• 其中：河流 – 1%
• 下图：积水 – 0（%）
• 其中：海港盆地 – 1.20%
• 下图：海洋 – 0.10%

1992年至2018年，德国封闭居住和交通区域的比例从5.18%增加到6.47%。这意味着在此期间增加了4,622平方公里，即每年约178平方公里。与此同时，未封闭的结算和通行面积也有同样幅度的增长，从6.31%增加到7.88%。 2018年，居住和交通总面积占德国总面积的14.35%。

德国密封和未密封的定居点和交通区 - 图片：Xpert.Digital

1992年和2018年密封和非密封居住和交通区域（SuV）占德国总面积的比例

SUV密封面积占比

• 1992 年 5.18%
• 2018 年 6.47%

未密封SUV面积占比

• 1992 年 6.31 %
• 2018 年 7.88%

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