Jak podaje Organizacja Narodów Zjednoczonych budynki i budownictwo odpowiadają łącznie za 36% światowego końcowego zużycia energii i 39% emisji dwutlenku węgla związanych z energią. Istotnym w dekarbonizacji jest użycie szerokiego spektrum rozwiązań i technologii, które będą efektywne ekonomicznie. W przypadku fotowoltaiki na budynkach ważna jest też estetyka. Nieraz połacie systemów fotowoltaicznych pokrywające dachy czy elewacje budynków budzą mieszane odczucia. W odpowiedzi na tradycyjne panele, rozwoju nabiera gałąź branży PV wykorzystująca panele cienkowarstwowe – systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkami (BIPV).
Celem transformacji energetycznej jest dekarbonizacja gospodarki z użyciem szerokiego spektrum rozwiązań i technologii, które będą efektywne ekonomicznie. Priorytet dla inwestorów stanowi głównie wydajność danej instalacji . Inwestowanie we własne źródła energii odnawialnej, dające szybkie redukcje emisji, a nie takie, które dadzą redukcje emisji za kilkanaście lat, muszą być przystępna cenowo, w przeciwnym razie duża część społeczeństwa nie weźmie udziału w projekcie transformacji energetycznej. W przypadku fotowoltaiki na budynkach, zwłaszcza zabytkach, ważna jest też estetyka. Nieraz połacie systemów fotowoltaicznych pokrywające dachy czy elewacje budynków budzą mieszane odczucia. W odpowiedzi na tradycyjne panele rozwoju nabiera gałąź branży PV wykorzystująca panele cienkowarstwowe, które są wyjątkowo lekkie i elastyczne oraz mogą przyjmować niemal dowolne kształty - systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkami (BIPV). Niestety tu niezaprzeczalna estetyka nie idzie jeszcze w parze z wydajnością w porównaniu do tradycyjnych paneli. Rozwiązanie zyskuje zainteresowanie głównie ze strony branży deweloperskiej a na przystępność cenową dla indywidualnego zostosowania musimy jeszcze poczekać.
Intrygujący koncept dwa w jednym
Building Integrated Photovoltaics czyli zintegrowaną fotowoltaikę w budynku, charakteryzuje to, że poza wytwarzaniem energii z padających na nią promieni słonecznych, stanowi alternatywę dla tradycyjnych materiałów budowlanych, a nie dodatek do nich – moduły BIPV mogą zastąpić dachówki, okna i części fasad. Elementy te są niezwykle trwałe. Technologia ich produkcji opiera się na łączeniu dwóch tafli szkła, któremu można nadać piękne kolory. Moduły BIPV pełnią jednocześnie dwie funkcje: produkują energię elektryczną i zarazem stanowią konstrukcję budynku, zatem obniżają całościowy koszt budowy.
Flagowe przykłady w architekturze wykorzystujące BIPV to m.in. Interaktywne Centrum Nauki Science Pyramid w Stanach Zjednoczonych, budynek NEW-Blauhaus należący do kampusu Uniwersytetu Niederrhein w Niemczech czy lokalizajca firmy EWE & Bursagaz w Turcji.
Interaktywne Centrum Nauki Science Pyramid w Stanach Zjednoczonych, fot. Larry Goodwin
Panele drugiej generacji
W systemach BIPV wykorzystuje się panele cienkowarstwowe oraz panele bifacialne. Pierwsze można montować bez zastosowania ramy wzmacniającej czy dodatkowych wzmocnień. Charakteryzują się niskim stopniem wrażliwości na wysokie temperatury. Sprawność energetyczna przy niskim nasłonecznieniu sięga 6-10%. Panele bifacialne czyli panele obustronne, mogą produkować prąd zarówno z jednej, jak i z drugiej strony. Zbudowane są z ogniw zamkniętych pomiędzy dwoma przezroczystymi warstwami szkła hartowanego (glass-glass, double glass) lub innego transparentnego tworzywa. Panele bifacialne charakteryzują się wysoką odpornością na obciążenie statyczne i uszkodzenia chemiczne.
Wady BIPV
Systemy te mają niższą wydajność niż panele PV o 10-40%, a fotowoltaika na elewacji może mieć wydajność niższą nawet o 70%. BIPV są droższe niż tradycyjne panele fotowoltaiczne, stąd bardziej opłacalne jest montowanie systemów w nowopowstających budynkach. Jednak szybki rozwój tej gałęzi branży PV daje nadzieję, że w przyszłości parametry te ulegną poprawie.
Obecnie na rynku zdecydowaną większość stanowią systemy BAPV (Building Applied Photovoltaics) – standardowe moduły fotowoltaiczne na budynkach montowane w taki sposób, że nie stanowią integralnej części budynku, można je zdemontować w każdej chwili bez potrzeby zastępowanie tego miejsce niczym innym.
Polski wątek – perowskitowe szkło fotowoltaiczne
Rozwiązania w koncepcji BIPV oraz w BAPV są stale rozwijane. Odkrycie i opatentowanie przez Olgę Malinkiewicz drukowania perowskitu na elastycznych podłożach otworzyło nowe możliwości dla BAPV. Perowskitowe ogniwa słoneczne można łatwo dopasować do krzywizny elementów, dopasować je do projektu budynku czy adaptować do innych rozwiązań w budownictwie o czym pisaliśmy W LUBLINIE DZIAŁAJĄ JUŻ PIERWSZE NA ŚWIECIE OGNIWA FOTOWOLTAICZNE Z PEROWSKITU
Dziś z powodzeniem Olga Malinkiewicz poszerza możliwe zastosowanie fotowoltaiki, doskonaląc technologię produkcji perowskitowych ogniw słonecznych drukowanych na cienkich, elastycznych podłożach w niskich temperaturach w SauleTechnologies. Pokonanie ograniczeń wydajności i trwałości ogniw PV stanowią główne założenia wszelkich przedsięwzięć stanowiących fundament działań dla powszechnego wykorzystania perowskitów w fotowoltaice. Inny znaczący powod to tańszy koszt produkcji ogniw PV z materiałów perowskitowych. (Perowskit występujący w naturalnej postaci nie przewodzi prądu a wyłącznie perowskity ze zmienioną strukturą, które zostały wytworzone w laboratoriach, posiadają przydatne nam właściwości.)
Żródło:
wikipedia.org/wiki/Instalacje_BIPV_(Building_Integrated_Photovoltaics)
Zdjęcie:
