Интегрированная в здание фотоэлектрическая система (BIPV) — это именно то, что следует из названия: модули генерации солнечной энергии, которые интегрируются непосредственно в здание вместо обычных строительных материалов. BIPV во многом отличается от фотоэлектрических массивов, с которыми большинство из нас знакомы: фотоэлектрические массивы, монтируемые на крыше или в стойке, которые устанавливаются в домах и производят электроэнергию для внутреннего потребления или для подачи в электросеть. Эти громоздкие прямоугольные конструкции обычно изготавливаются из моно- или поликристаллические клетки — это то, что большинство из нас представляет, когда думает о солнечной энергии, потому что это, безусловно, наиболее проверенные и, следовательно, наиболее распространенные и надежные формы производства солнечной энергии. В этой статье более подробно объясняется, что такое BIPV, и обсуждается будущая траектория фотоэлектрической промышленности в сторону увеличения внедрения BIPV.
Как сказал Майк Томасси, директор по развитию международного бизнеса компании Системная фотоника объяснил в своем выступлении на Конференция «Солнечная энергия в проектировании и строительстве зданий» (SBDC) В Лондоне 24 сентября 2010 года солнечные модули, которые мы считаем «обычными», никогда не предназначались для использования в качестве компонентов зданий. Вместо этого они были разработаны с учетом эффективности преобразования энергии и конкурентоспособности по цене. К счастью, их прочность и модульность, а также история отрасли и опыт работы с ними означают, что эти модули можно с относительной легкостью модернизировать в старых домах и со значительной уверенностью в том, что они будут работать должным образом. Тем не менее, было бы трудно найти сторонников этих панелей из-за их эстетики. Фактически, одна из основных критических замечаний, обычно выдвигаемых в адрес солнечных панелей (по крайней мере, со стороны архитекторов), — это их неприглядный внешний вид. Помимо их визуально непривлекательного характера, ряд функциональных проблем делает их далеко не идеальными: их трудно сделать водонепроницаемыми, они не предназначены для самоочистки, и большинство из них не были изготовлены с учетом идеи будущей переработки. в уме. Будущие достижения в области солнечной энергетики помогут решить эти проблемы и обеспечить плавную интеграцию модулей в проектирование и строительство: BIPV.
Каковы же критерии, по которым фотоэлектрические элементы можно считать BIPV вместо обычных солнечных панелей? Майк Томмаси приводит Францию как пример страны с простыми, интуитивно понятными, но строгими требованиями: чтобы получить доступ к самым щедрым зеленый тариф там модули BIPV должны соответствовать стандартам и идеально выполнять функции той части здания, которую они призваны заменить. Если модуль спроектирован, например, как черепица, то при его снятии крыша должна протекать во время дождя. В конце концов, цель черепицы — защитить от дождя. Она также должна соответствовать всем другим требованиям и стандартам, которым обычно подчиняется черепица: она должна быть прочной и устойчивой к ветру, предотвращать накопление грязи и быть «проходимой», чтобы можно было легко проводить обычный уход за крышей. осуществляется при необходимости. Если все эти критерии не выполняются, то модуль не может быть хорошим BIPV для установки на крыше.
Учитывая эти требования к функциональной гибкости, а также тот факт, что во многих случаях BIPV используется для частей здания, которые не могут быть идеально расположены для полного солнечного облучения, неудивительно, что именно здесь аморфный/тонкопленочный фотоэлектрический, более податлив и менее подвержен неэффективности из-за затенения и нагрева, вступает в свои права. По этой причине многие из обсуждаемых здесь технологий используют аморфные фотоэлектрические системы. (Для получения дополнительной информации о применении аморфных солнечных панелей BIPV см. магистерскую диссертацию Мивы Томинаги в журнале раздел ссылок внизу этой статьи.)
Возобновляемая энергия имеет смысл только в сочетании с энергоэффективностью. Изобилие ископаемого топлива в последние 200 лет или около того сделало производство электроэнергии дешевым и обильным, оставляя значительные возможности для улучшения с точки зрения того, как мы используем нашу энергию. Часто говорят, что энергоэффективность – это «низко висящий фрукт«Тактики снижения глобальной зависимости от ископаемого топлива». Существует множество способов более эффективно использовать имеющиеся энергетические ресурсы. Одним из величайших, но в настоящее время недостаточно используемых наборов инструментов, доступных дизайнерам и архитекторам, является пассивный дизайн– проектирование, ориентированное на создание зданий, соответствующих условиям конкретного участка и климата, которые используют энергетические ресурсы, которые легко доступны на строительной площадке, такие как изменяющийся угол наклона солнца и преобладающие ветры, тем самым снижая потребность в искусственном отоплении/охлаждении и энергии. Методы пассивного проектирования, как правило, являются относительно простыми средствами достижения этих целей. Типичным примером может быть навесы точно под углом, чтобы солнечный свет проникал в здание и нагревал его зимой, но блокировал его, когда это может привести к нежелательному нагреву в жаркие месяцы.Постройка такого навеса с использованием фотоэлектрических элементов убьет двух зайцев одним выстрелом! Вот почему пассивная солнечная конструкция и BIPV уже являются критериями в Лид (Лидерство в энергетике и экологическом дизайне) и БРИАМ Схемы рейтинга зеленого строительства.
Элементы пассивного солнечного дизайна. (Источник: Energysavers.gov)
Такое «нестандартное», но в высшей степени разумное мышление в отношении солнечной энергии поможет фотоэлектрической энергии на пути к сетевому паритету. Как подчеркивали большинство докладчиков конференции SBDC, солнечные энергетические модули, которые выполняют несколько функций или заменяют другие материалы в конструкции, позволят сэкономить на стоимости строительства, даже если стоимость использования фотоэлектрических замен выше, чем обычные материалы. Блог Solarseeds относится к комментарию доктора Дугласа Дудиса, исследователя Исследовательская лаборатория ВВС США, Управление материалов и производства, кто на АСЭС (Американское общество солнечной энергии) Конференция по солнечной энергии 2007 года заявила, что, наряду с проблемами доступности материалов и высокими требованиями к рабочей силе, задействованной в производстве фотоэлектрических технологий, основным фактором, способствующим относительной недоступности фотоэлектрических систем по сравнению с традиционными источниками энергии, является отсутствие интеграции в здания. Итак, следующий вопрос: каким образом может произойти интеграция?
Обычные солнечные панели обычно устанавливаются на крыши домов и других зданий за дополнительную плату: для них требуются специальные монтажные кронштейны и опыт. Одним из самых простых способов начать широкомасштабное внедрение BIPV является керамическая или глиняная черепица, которая является жесткой, и битумная черепица, которая является гибкой. Компания разработала на рынке ряд модулей черепичного типа, которые являются безрамными, стандартного размера, могут быть установлены любым кровельщиком и могут перемежаться черепицей того же размера, но с различной функциональностью, например, тепловые коллекторы и мансардные окна, а также стандартная черепица.
Фотоэлектрический каркас крыши из шифера
Фотоэлектрический шифер на крыше дома
Uni-Solar PowerShingles(TM)
Подобные панели других производителей также поступили в производство, поскольку быстрый поиск в Google «солнечная черепица BIPV» или «солнечная черепица BIPV» даст вам некоторое представление о том, что доступно. Одним из продуктов, аналогичных фотоэлектрической черепице и черепице, представленных на рынке, являются фотоэлектрические ламинаты – тонкопленочные фотоэлектрические пленки, которые можно прикреплять к поверхности частей зданий, включая крыши. Однако его поверхностный характер может исключить его из определения BIPV, изложенного в предыдущем разделе – обычно оно привязывается постфактум. Однако ламинаты чрезвычайно универсальны, что делает их идеальными для модернизации.
Другой способ интеграции фотогальваники в здание — это стены самого здания, а иногда и более эффективно — многоцелевая «оболочка» или занавес, окружающий «ядро» здания внутри него. Как и во всех BIPV, здесь солнечные элементы служат двойной цели. Как отметил Рэй Ноубл в своей презентации на конференции SBDC, если фотоэлектрические модули конкурентоспособны по цене с обычными строительными материалами и разумно вписаны в проект здания, то не обязательно, чтобы ячейки имели оптимальную ориентацию – любое направление, кроме направление к полюсу (север или юг, в зависимости от вашего полушария) будет генерировать электроэнергию с КПД до 90 % от номинального. Другими словами, совсем не обязательно размещать модули на крыше.
Существует несколько вариантов определения того, что делать с фотоэлектрической системой в частях здания, кроме крыши. Они примерно объяснены ниже. То, как будет реализована их установка, зависит от чутья проектировщика.
-Интегрироваться в стены. Идеально вертикальные стены, конечно, не получают такого же солнечного излучения, как наклонные или горизонтальные крыши, но они его получают, особенно если здание расположено в более высоких широтах, где зимнее солнце светит под низкими углами. Доступны «перфорированные» модули, которые улавливают часть света для производства электроэнергии в ячейках, одновременно позволяя некоторому количеству света проникать в здание.
-Интегрируйте модули в окружающую «оболочку» здания. В некоторых зданиях такая обшивка используется как для эстетики, так и для целей климат-контроля. Если бы панели, подобно окнам, могли открываться и закрываться, они могли бы играть непосредственную роль в контроле климата в здании, в то же время имея достаточно места для сохранения прохлады и, следовательно, эффективного функционирования.
Норвежский университет науки и технологий: фотоэлектрическое остекление фасада
- Солнечные навесы, как обсуждалось ранее, выгодны тем, что они могут защищать ваши глаза от нежелательных прямых солнечных лучей, одновременно поглощая их для создания электричества. Угол навесов потенциально можно регулировать, чтобы лучше улавливать/блокировать солнечные лучи в зависимости от сезона.
Фотоэлектрические солнцезащитные козырьки: примерфотоэлектрических систем для производства электроэнергии и пассивной солнечной энергии
Фотоэлектрические навесы можно разместить над окнами, чтобы обеспечить затенение и электроэнергию.
- Солнечные окна (PV-остекление) и мансардные окна служат той же цели, что и их обычные аналоги: пропускать свет, уменьшать блики (если они тонированы) и выступать в качестве изоляции или средства обеспечения вентиляции внутри здания.
Фотоэлектрическое остекление фасадных окон офисного здания
Фотоэлектрическое остекление мансардного окна в здании
Некоторые из наиболее интересных и инновационных методов пассивной солнечной энергии находятся в стадии разработки для упомянутых выше частей зданий без крыш. Симона Джостра, партнер-основатель Simone Giostra & Partners и один из других докладчиков на конференции SBDC, назвала некоторые разрабатываемые сейчас технологии сродни научной фантастике: точность беспрецедентного уровня для интеграции фотоэлектрических элементов в фасады зданий. , увеличивая плотность клеток там, где ожидается, что солнечный свет будет падать наиболее интенсивно, уменьшайте ее там, где ожидается, что солнечный свет будет более редким. Это позволит оптимально использовать солнечную энергию как для производства электроэнергии, так и для освещения/климатических целей. Вопрос о том, является ли создание чего-то столь сложного практическим и экономически эффективным или нет, в настоящее время под вопросом, но то, что технология разрабатывается, заслуживает похвалы.
При условии, что стоимость новых технологий BIPV продолжает падать, а рассматриваемое здание еще не построено или будет капитально отремонтировано, BIPV, скорее всего, станет первым и наиболее очевидным выбором для проектировщика/архитектора. Обычные фотоэлектрические панели выигрывают там, где здание старее и установка требует модернизации, а также где цена является важным фактором. При этом технология BIPV, которая, скорее всего, получит распространение на рынке модернизации, — это кровля BIPV, особенно в домах, которые в любом случае нуждаются в замене крыши.
Ниже приводится краткое изложение плюсов и минусов BIPV и обычных солнечных фотоэлектрических систем.
Обычные «панельные» фотоэлектрические системы:
+Относительно обычное явление во всем мире, в том числе и в Австралии, поэтому и развитая инфраструктура.
+Долговечность и проверенность временем – будут продолжать работать с более или менее номинальной мощностью до 25 или 30 лет.
+Разработаны отраслевые стандарты, которые хорошо известны опытным монтажникам.
+Эффективность панелей неуклонно растет, а цена снижается.
+Можно легко установить на крыше здания, не требующего капитального ремонта конструкции.
-Большой, прямоугольный, визуально непривлекательный (некоторым! Наверное, это дело вкуса…)
- Не «добавляет ценности» функциональности дома, кроме производства электроэнергии.
-Варианты размещения ограничены – обычно либо на крыше, либо, возможно, наземный
БИПВ:
+Добавленная стоимость! Хорошо спроектированный BIPV генерирует электроэнергию, одновременно улучшая климатические характеристики вашего дома/здания.
+Может заменить почти все внешние строительные материалы и тем самым снизить общие затраты на строительство здания в долгосрочной перспективе за счет экономии эксплуатационных расходов и снижения затрат энергии.
+Эстетически приятный — может быть легко интегрирован в ограждающую конструкцию здания, чтобы придать зданию гладкий и современный вид (например, некоторые фотографии, сопровождающие эту запись в блоге!)
-Меньший рынок, многие технологии все еще находятся в стадии разработки и не являются конкурентоспособными по цене в розничном масштабе с обычными панелями.
-Инфраструктура, стандарты отсутствуют, необходимо наращивать опыт (в Австралии, среди других мест за пределами ЕС)
- Если в строительстве используются некоторые формы аморфных фотоэлектрических модулей, производительность фотоэлектрических фотоэлектрических систем может снизиться всего за 10 лет — срок службы аморфных фотоэлектрических модулей обычно короче, чем у кристаллических фотоэлектрических элементов.
Основанная в 2010 году компания SpolarPV Technology Co., Ltd специализируется на разработке, производстве и маркетинге солнечных элементов, солнечных модулей и солнечных энергетических систем. Компания, расположенная в Нанкине, столице провинции Цзянсу, на площади 6000 м2, может похвастаться передовой автоматической системой ...
© Компания СполярПВ Технолоджи, Лтд. Все права защищены .
IPv6 ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ СЕТЬЮ
