Всего 2%! Почему BIPV до сих пор не применяется в больших масштабах?

22-04-2021

Всего 2%! Почему BIPV до сих пор не применяется в больших масштабах?



За последние десять лет стремительный рост фотоэлектрических систем достиг глобального рынка, на котором ежегодно устанавливается около 100 ГВт, что означает, что ежегодно производится и продается от 35 до 400 миллионов солнечных модулей. Однако их интеграция в здания по-прежнему остается нишевым рынком. Согласно последнему отчету исследовательского проекта ЕС Horizon 2020 PVSITES, только около 2% установленных фотоэлектрических мощностей было интегрировано в здания в 2016 году. Эта тривиальная цифра особенно привлекает внимание, если учесть более 70% потребления энергии. Производимый во всем мире углекислый газ потребляется в городах, и от 40% до 50% всех выбросов парниковых газов приходится на городские районы.


Чтобы решить эту проблему, связанную с выбросами парниковых газов, и способствовать производству электроэнергии на местах, Европейский парламент и Совет в 2010 году представили Директиву 2010/31 / EU об энергоэффективности зданий, концепция которой заключается в следующем: "Здания с почти нулевым потреблением энергии (NZEB)". Директива распространяется на все новые здания, построенные после 2021 года. В отношении новых зданий, предназначенных для размещения государственных учреждений, директива вступила в силу в начале этого года.


Никаких конкретных мер для достижения статуса NZEB не указано. Владельцы зданий могут рассмотреть различные аспекты энергоэффективности, такие как изоляция, рекуперация тепла и концепции энергосбережения. Однако, поскольку общий энергетический баланс здания является нормативной целью, для достижения стандарта NZEB необходимо производить активную мощность внутри или вокруг здания.


Возможности и вызовы


Нет сомнений в том, что внедрение фотоэлектрических систем будет играть важную роль в проектировании будущих зданий или преобразовании существующей инфраструктуры здания. Стандарт NZEB будет движущей силой для достижения этой цели, но не только он. Building Integrated Photovoltaics (BIPV) может использоваться для активации существующих площадей или поверхностей для производства электроэнергии. Следовательно, не требуется дополнительного места, чтобы принести большеPVв городской район. Потенциал экологически чистой электроэнергии, генерируемой за счет интегрированного производства фотоэлектрической энергии, огромен. Как обнаружил Институт Беккереля в 2016 году, потенциальная доля производства электроэнергии BIPV в Германии в общем спросе на электроэнергию превышает 30%, а в более южных странах (например, Италия) - около 40%.


Но почему решения BIPV по-прежнему играют второстепенную роль в солнечном бизнесе? Пока почему они редко учитываются в строительных проектах?


Чтобы ответить на эти вопросы, Берлинский исследовательский центр им. Гельмгольца (HZB) в Германии в прошлом году организовал семинар и пообщался с заинтересованными сторонами во всех областях BIPV для проведения анализа потребностей. Результаты показывают, что дело не в недостатке технологий.


На семинаре HZB многие люди из строительной отрасли реализуют новые или реконструируемые проекты, и они признали, что существует пробел в осведомленности о потенциале BIPV и поддерживающих технологиях. Большинство архитекторов, проектировщиков и владельцев зданий просто не обладают достаточной информацией, чтобы интегрировать фотоэлектрические технологии в свои проекты. В результате есть много замечаний по поводу BIPV, таких как привлекательный дизайн, высокая стоимость и непомерно сложная система. Чтобы преодолеть эти очевидные недоразумения, потребности архитекторов и строителей должны быть поставлены на первое место, а понимание того, как эти заинтересованные стороны видят BIPV, должно быть в центре внимания.


Функциональность и стиль


BIPV характеризуется тем, что солнечные модули являются неотъемлемой частью обшивки здания и, следовательно, становятся многофункциональным элементом здания. Помимо выработки электроэнергии, компонент теперь должен выполнять и другие функции внешней стены здания.


Самая известная альтернатива традиционным установкам на крыше - солнечные модули, которые функционально и эстетично интегрируются непосредственно на крышу. Таким образом, эти компоненты могут не только генерировать электричество, но и выступать в качестве крыши для защиты от ветра и дождя. Солнечные модули, если они видны в случае наклонной крыши, также повлияют на внешний вид здания. Разнообразие обычных элементов крыши также требует фотоэлектрических активных элементов с высокой степенью изменчивости по форме, цвету и внешнему виду. Требуются однородные стеклопакеты большой площади, а также небольшие системы, такие как черепица, форма и цвет которой идеально сочетаются с обычной черепицей.


Аналогичные стандарты действуют и для солнечных модулей, используемых в качестве внешних стеновых элементов, но здесь особенно важен эстетический вид. Существуют различные типы фотоэлектрических активных фасадов. Солнечные модули, установленные в качестве вентилируемых холодных фасадов, легко заменяют традиционные элементы вентилируемых навесных стен. Но решение также можно использовать как теплый фасадный элемент, например, приклеивая его непосредственно к фасаду. Помимо защиты от атмосферных воздействий, теплоизоляция или звукоизоляция - это другие атрибуты, которые могут обеспечить активные фотоэлектрические фасадные элементы.


Что касается эстетической функции фасадных элементов, то на рынке уже представлены разные концепции. Цветовые компоненты варьируются от антрацитового / черного до серого, синего, зеленого, желтого и даже"золотой". Например, этих цветов можно добиться, используя специальное лицевое стекло с нанослойной структурой. Важно, чтобы выходная мощность модуля этого типа не была чрезмерно снижена. По сравнению с традиционным модулем с прозрачным передним стеклом его начальная выходная мощность может достигать более 80%.


Альтернативой использованию этого специального переднего стекла является керамическая печать. Эта технология обеспечивает однородные цвета и еще одну особенность, которая нравится архитекторам: возможность напечатать практически любую структуру или изображение поверх модуля. Фактически, эта функция делает солнечные элементы, составляющие модуль, почти невидимыми для наблюдателя. Однако эта печать сильнее влияет на конечную выходную мощность. Но поскольку солнечные элементы почти полностью невидимы, эта технология также может быть применена к мощным кристаллическим модулям, поэтому ее можно использовать в качестве архитектурного элемента с высокой эстетической ценностью и высокой мощностью.


Третий метод создания цветных элементов BIPV - использование цветной фольги. Стоимость этой технологии ниже, и, что более важно, она допускает практически любой цвет. Благодаря этой функции исследователи из Швейцарского центра электроники и микротехнологий (CSEM) могут разрабатывать белые модули солнечных элементов. В принципе, такое развитие может"активировать" большое количество обычных белых фасадов в мире.


Объединение солнечных элементов или модулей в элементы затенения - привлекательный способ совместить защиту от солнца и производство энергии. Например, этого можно достичь, используя стекло с очень тонким равномерным покрытием активного фотоэлектрического материала. Тонкопленочные технологии, такие как органические полупроводники (OPV), CIGS (селенид / сульфит меди, индия, галлия) или тонкопленочный кремний, очень подходят для таких применений.


В качестве альтернативы, если ячейки из кристаллического кремния расположены в виде узора в стекловолоконном модуле или имеют большой зазор между ячейками, полупрозрачность также может быть достигнута за счет использования ячеек из кристаллического кремния. Эта концепция используется в системах подвесного монтажа вместе с вертикальными стеклянными навесными стенами. Его также можно установить в передвижное затеняющее устройство, чтобы уменьшить количество солнечного света в определенное время дня.


Все эти методы доказывают, что солнечные модули BIPV могут выполнять дополнительные функции и решать эстетические проблемы, делая их более привлекательными для архитекторов. Однако по сравнению с обычными модулями оптимизации выходной мощности они также сопровождаются некоторым снижением выходной мощности. Несмотря на потерю мощности, их эстетические и функциональные преимущества по-прежнему делают их привлекательными для строительной отрасли, а акцент строительной отрасли на оптимизацию выработки электроэнергии значительно уменьшился. В связи с этим, элементы BIPV следует сравнивать с обычными неэлектрическими элементами здания.


Изменить образ мышления


BIPV отличается от традиционных солнечных систем на крыше во многих аспектах. Традиционныйсолнечные системы на крышене требуют многофункциональности и не учитывают эстетику. Если разрабатываются продукты для интеграции в архитектурные элементы, производителям необходимо пересмотреть свое мнение. Первоначально планировалось, что архитекторы, строители и пользователи зданий будут выполнять обычные функции в оболочке здания. С их точки зрения, выработка электроэнергии - это дополнительное свойство. Кроме того, разработчики многофункциональных элементов BIPV также должны учитывать следующее:


Разрабатывать экономичные индивидуальные решения для солнечных элементов зданий с переменным размером, формой, цветом и прозрачностью;


Установление стандартов и привлекательных цен (в идеале может использоваться для установленных инструментов планирования, таких как информационное моделирование зданий (BIM);


Интегрировать фотоэлектрические элементы в новые элементы фасада за счет комбинации строительных материалов и элементов, генерирующих энергию;


Высокая эластичность против временных (частичных) теней;


Долговременная стабильность и долговременная стабильность и ухудшение выходной мощности, а также долговременная стабильность и ухудшение внешнего вида (например, стабильность цвета);


Разработать концепции мониторинга и обслуживания для адаптации к конкретным условиям объекта (учитывать высоту установки, заменять дефектные модули или элементы фасада);


И соответствовать юридическим требованиям безопасности (включая противопожарную защиту), строительному, энергетическому и другим законодательным требованиям.


Вопрос соблюдения нормативных требований является проблемой для всех заинтересованных сторон. Строительные нормы и правила в энергетической отрасли обычно сильно зависят от местных норм. Они не только отличаются от страны к стране, но и часто значительно отличаются друг от друга в разных штатах, городах и даже местных сообществах. Однако не только необходимо адаптироваться к солнечной энергетике.


Строительная отрасль должна осознавать свою ответственность перед обществом в целом. Как при новом строительстве, так и при реконструкции необходимо четко учитывать потребление энергии и выработку электроэнергии на месте. Архитекторы и строительный персонал должны быть готовы использовать новые материалы и элементы, обеспечивающие дополнительные функции выработки электроэнергии. Им также необходимо принять изменения в своем обычном процессе планирования, поскольку электрические аспекты необходимо учитывать на этапе разработки концепции.


Сокращение разрыва


Внедрение фотоэлектрической энергии в здания является проблемой для всех заинтересованных сторон. Существуют не только знания о технологиях и возможностях, но и различия между культурами. Чтобы преодолеть эти разрывы, необходимо построить мост между миром строительства и миром энергетики. С этой задачей должны справиться все: архитекторы и проектировщики; производители материалов и комплектующих; и отделы исследований и разработок. Эти проблемы обычно являются новыми проблемами для всех участников и зависят от существующих предубеждений. Это многогранные проблемы, и, по сути, с ними можно справиться только вместе, приняв изменение мышления.






Получить последнюю цену? Мы ответим как можно скорее (в течение 12 часов)

Политика конфиденциальности