本文与 The Energy Collective合作发表。
空调（AC）已成为现代社会不可或缺的组成部分，它使人们在炎热潮湿的气候中能够高效、舒适地生活。预计未来几十年空调装机量将大幅增长，主要受发展中国家经济增长推动。由于中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家气候炎热，其空调使用量将高于大多数西方国家[1]。在空调需求最高的30个大都市区中，除两个之外，其余均位于发展中国家[2]。
在 美国 5% 的发电量用于空调，且在温暖气候地区，家庭用电需求中最高可达40%源于空调。空调使用的增长将导致化石燃料消耗显著增加。
电网难以应对大量空调负荷。这类电力系统的特点是夏季白天出现较大用电高峰。以色列的空调耗电在用电高峰期间占全国电力的40%，而冬季几乎无需空调。同样，在 卡塔尔用电高峰期间 ，全国65%的电力用于空调。对于许多发展中经济体普遍存在的欠发达电网而言，应对与空调普及相关的用电高峰大幅增长将非常困难。
降低化石燃料需求并消除用电高峰的一个良好方案，是采用太阳能热力空调。该技术直接利用太阳热能进行制冷与干燥，而非将其转换为电能，从而很好地利用了太阳能。空调需求与太阳能供应在时间上相吻合，形成了需求与可用性的理想匹配。与光伏太阳能电池相比，利用太阳热能的空调最多可利用太阳辐射能量的60%。
太阳能热力空调可分为三类技术：吸收式系统、干燥剂式系统和蒸汽压缩式系统。
吸收式制冷。
吸收式制冷技术早在1858年就已发明，如今已是一项普遍应用的技术。其能量输入通常为天然气或热电联产装置的废热。单效吸收式系统需要约75°C的热源，其COP为0.7。双效吸收式系统需要温度更高、约130°C的热源，但其COP也更高，为1.4。吸收式系统包括低压腔室，结构复杂且建造成本高昂。这一点再加上太阳能集热器的成本，使太阳能吸收式制冷价格高昂。尽管如此，它仍是当今最受欢迎的太阳能热力空调形式。吸收式制冷领域的许多传统企业如今都能提供与太阳能热能配合良好的系统。此外还有一些新兴企业，例如Climate Well，它们专门针对太阳能应用开发了新型吸收式技术。
蒸汽压缩式制冷
传统空调采用蒸汽压缩循环进行制冷。近来已开发出几种利用太阳热能的新型蒸汽压缩系统。其中一些系统主要依赖电力，仅利用太阳能来辅助空调运行。其他系统则依靠太阳热能为压缩机提供动力。与太阳能吸收式制冷不同，大多数提供太阳能蒸汽压缩系统的企业都是新兴企业，它们专门开发了面向太阳能的技术。
干燥剂式制冷
在空调中，制冷与除湿都很重要。干燥剂系统是一种以化学方式对空气进行除湿的技术。固体和液体干燥剂系统都已用于太阳能空调。这类系统的一个优势在于能够利用50°C–75°C的低品位热能。已开发出多种混合式干燥剂系统，它们结合了蒸汽压缩或吸收式技术。
太阳能制冷的激励措施较少
太阳能制冷的市场需求旺盛，且已有多种良好的技术方案。尽管如此，实际安装的系统却极少。其主要原因之一是该技术缺乏政策激励。美国和欧洲都为太阳能发电（即用于发电的太阳能）提供了许多有效激励措施。然而，太阳能热能技术，例如太阳能热力制冷和太阳能供暖，并未享有同样的政策支持。美国[3]和欧洲[4]的报告表明，太阳能热能的激励措施既过低，又伴随着复杂的官僚程序。希腊、塞浦路斯和以色列等对太阳能热能实施有效政策的国家，如今在太阳能利用方面处于世界领先地位。太阳能供应了 以色列一次能源的3%。这一情况可与 太阳能发电领域的世界领先者 ——德国进行比较，在德国太阳能仅占 该国一次能源的1%。
随着空调使用量的快速增长，太阳能制冷有望变得更加重要。遗憾的是，该技术并未像太阳能发电那样获得快速发展，而它本可以既显著减少化石燃料使用，又稳定电网。
[1]Lucas.W Dawis and Paul G Werler (2015) . 空调普及对全球变暖背景下未来能源使用的贡献。Proceeding of the National Academy of Science，第112卷，第19期，5962-5967页。
[2] Sivak, M. (2009). 全球50个最大都市区的潜在制冷能源需求：对发展中国家的启示。Energy Policy, 37(4), 1382–1384
[3] http://ceep.udel.edu/wp-content/uploads/2014/01/2013_es_READY_Solar_Thermal.pdf
http://www.estif.org/fileadmin/estif/content/publications/downloads/policy_framework_single_v02.pdf
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作者：Mika Reichel，以色列政府项目工程师。
图片：一名工人在太阳能农场检查太阳能电池板。REUTERS/Carlos Barria.
