W ostatnich latach na popularności zyskuje innowacyjne rozwiązanie z dziedziny fotowoltaiki, jakim są panele BIPV zintegrowane z budynkami. Obiekty przemysłowe, użyteczności publicznej oraz wszelkiego rodzaju budowle odpowiadają prawie za połowę światowego zużycia energii. Z tego względu wykorzystanie zielonych rozwiązań, które przyczyniają się do redukcji tego zużycia, łagodzi także negatywny skutek zmian klimatycznych. Fotowoltaika generuje minimalną ilość gazów cieplarnianych w porównaniu do spalania paliw kopalnych. Jest też najbardziej obiecującym źródłem odnawialnej energii, dzięki prostocie działania, utrzymania i konserwacji oraz możliwościom efektywnego wykorzystywania energii słonecznej. Instalacje BIPV na budynkach, które przekształcają je niejako z konsumenta energii w producenta, stają się coraz powszechniejsze w przestrzeni miejskiej na całym świecie.
BIPV – co to jest?
BIPV (z ang.Building Integrated Photovoltaics) to technologia, która integruje produkty fotowoltaiczne z budynkiem. Panele fotowoltaiczne BIPV są wykonane z nowoczesnych materiałów, które zastępują tradycyjne części struktury budynku. Wymagania dla tego typu modułów PV są wysokie, gdyż muszą nie tylko spełniać zadanie generowania energii, ale również funkcjonalne wymogi budynków.
Można powiedzieć, że BIPV to połączenie budynku i fotowoltaiki. Moduły fotowoltaiczne używane dla dachów, fasad czy okien, mogą być wykorzystane zarówno jako materiały budowlane, jak i do generowania energii. W budynkach o konstrukcji szkieletowej wręcz cała powłoka zewnętrzna może być przekształcona w tablicę fotowoltaiczną, wyposażoną w moduły, które absorbują zarówno bezpośrednie, jak i odbite światło słoneczne. Opracowano do tego celu specjalne duże, kolorowe moduły uwzględniające dodatkowo estetykę budynku. BIPV jako system fotowoltaiczny zintegrowany z budynkiem i może być używany jako niezależne źródło jego zasilania lub dostarczać energię do sieci, jeśli jest do niej podłączony.
Panele BIPV – rodzaje
Do instalacji BIPV wykorzystuje się głównie panele cienkowarstwowe, które są lekkie, elastyczne i mogą przyjmować różne kształty. Oprócz standardowych paneli fotowoltaicznych dostępne są również dachówki fotowoltaiczne, tworzące tzw. dachy solarne (Solar Roof). Dodatkowo, do systemów zintegrowanych z budynkiem zalicza się wiaty fotowoltaiczne w formie carportów. W tym przypadku można również wykorzystać panele bifacialne (z ang. bifacial, glass-glass, double glass).
Panele cienkowarstwowe mają wiele zalet, w tym:
- możliwość montażu bez konieczności stosowania dodatkowej ramy wzmacniającej lub wzmocnień,
- niską wrażliwość, na wysokie temperatury, co oznacza, że ich wydajność nie spada znacząco podczas upałów,
- wysoką moc – efektywność energetyczna paneli drugiej generacji wynosi od 6% do 10%, nawet przy niskim nasłonecznieniu.
Są produkowane z różnych materiałów, takich jak: krzem amorficzny, tellurek kadmu (CdTe), silikon amorficzny (a-Si), połączenie miedzi, indu, galu i selenu (CIGS) lub arsenek galu (GaAs).
Panele bifacialne, składają się z ogniw zamkniętych pomiędzy dwoma przezroczystymi warstwami szkła hartowanego lub innego przezroczystego tworzywa. Różnicą między panelami bifacialnymi a jednostronnymi jest brak tylnej warstwy z folii ochronnej, znanej jako backsheet (folia EVA). Panele te charakteryzują się wysoką odpornością na obciążenie statyczne oraz uszkodzenia chemiczne. Szacuje się, że mogą generować o 20% więcej energii niż panele jednostronne. Aby osiągnąć taki efekt, powinny być zamontowane pod kątem, który umożliwi dolnej stronie przechwytywanie największej ilości światła z odbić oraz z zachodzącego lub wschodzącego słońca. Powierzchnia, na której są montowane, musi mieć wysoką zdolność do odbijania światła słonecznego, czyli wysokie albedo. Przykładami takich powierzchni są biały materiał dachowy (50-60%), żwir lub piasek (60%).
BAPV a BIPV – czym różnią się te systemy?
W zależności od metody instalacji i konstrukcji budynku, systemy PV są klasyfikowane na dwa typy: zintegrowane z budynkiem systemy fotowoltaiczne BIPV i standardowe moduły fotowoltaiczne stosowane w budownictwie BAPV (z ang. Building Applied Photovoltaics). Te drugie są montowane na budynkach w taki sposób, że nie stanowią ich integralnej części, czyli w każdej chwili mogą zostać zdemontowane, bez konieczności zastąpienia braku w elewacji lub dachu innym elementem.
Mimo że zarówno BAPV, jak i BIPV wpisują się w budowlane zastosowania systemów fotowoltaicznych, istnieją pewne istotne różnice dotyczące ich konstrukcji i procedur instalacyjnych.
System BIPV jest zintegrowany z konstrukcjami budynków, co nie tylko zaspokaja potrzebę generowania energii elektrycznej, ale także funkcjonuje jako część budynku. Jest to integracja produktu fotowoltaicznego i materiałów budowlanych, który może zastąpić tradycyjne materiały budowlane, takie jak szkło, kamień i dachówki.
Z kolei system BAPV jest bezpośrednio przymocowany do budynków za pomocą dodatkowych struktur montażowych i przesuwnych szyn. W tym przypadku nie wpływa on bezpośrednio na konstrukcje budynków i sposób, w jaki funkcjonują.
BIPV, jako system wytwarzania energii fotowoltaicznej, dostarcza przyjazną dla środowiska, czystą energię elektryczną, która jest wykorzystywana głównie dla zaspokojenia potrzeb budynku. Moduły fotowoltaiczne mają też zadanie osłaniania od wiatru, deszczu i ciepła. Jeżeli zostaną usunięte, budynek straci te funkcje. Natomiast BAPV nie zapewnia budynkowi funkcji wodoodporności i osłony przed wiatrem. Co więcej, zwiększa obciążenie budynku i wpływa na ogólny wygląd.
W porównaniu BAPV vs BIPV pod względem innowacyjności i ekonomicznej opłacalności zdecydowanie wygrywają panele fotowoltaiczne zintegrowane z budynkiem.
Jakie zalety ma BIPV?
Wśród wielu zalet tej nowoczesnej technologii fotowoltaicznej można wymienić:
- produkcję zielonej energii słonecznej, która nie zanieczyszcza środowiska, nie ma żadnych ekologicznych skutków ubocznych, a jej źródło jest niewyczerpywalne,
- nie zajmuje dodatkowego miejsca. Poszczególne rodzaje modułów BIPV są instalowane na dachach lub zewnętrznych ścianach. Takie rozwiązanie jest szczególnie cenne w miastach, gdzie każdy metr ziemi, która musiałaby być dodatkowo przeznaczona na instalację PV, jest bardzo drogi,
- oszczędność energii w budynkach – BIPV absorbuje energię słoneczną w postaci energii elektrycznej, znacznie obniżając zintegrowaną temperaturę na zewnątrz, redukując ciepło ścian i obciążenie zimnem klimatyzacji wewnętrznej.
Jak zamontować panele BIPV na elewacji budynku?
Do prawidłowego funkcjonowania całej instalacji konieczny jest doskonały system montażu paneli PV na budynku. Jednym z najlepszych, dostępnych obecnie na rynku sposobem na umieszczenie ich na elewacji jest system BIPV od firmy AGS. W naszej ofercie znajdują się podkonstrukcje klejone oraz mocowane mechanicznie. Klejone służą do montażu modułów bezramkowych – typu szkło-szkło, natomiast mocowane mechanicznie, do montażu modułów z ramkami. Obie pozwalają na instalację paneli w układzie pionowym lub poziomym.
Systemy do montażu BIPV od AGS są produkowane z materiałów o potwierdzonych cechach niepalności i nierozprzestrzeniania ognia. W razie wybuchu pożaru mocowania zachowują integralność, zapewniając warunki do ewakuacji ludziom w czasie do 120 minut. Spełniają tym samym normy prawne dla mocowania konstrukcji fotowoltaicznych na wysokich i wysokościowych budynkach, tj. o wysokości powyżej 25 metrów nad poziomem terenu. Wymagają one, by konstrukcje fotowoltaiczne były mocowane w sposób mechaniczny, a podkonstrukcje wykonane z materiałów niepalnych.
Oprócz tego fotowoltaiczne konstrukcje elewacyjne firmy AGS mają pomiędzy materiałem izolacyjnym a okładziną wierzchnią, 20 mm szczeliny. Przy ich projektowaniu zadbano więc o prawidłowe odprowadzanie wilgoci i poprawę izolacji cieplnej budynku. System BIPV został oparty o stalowe konsole pasywne, pokryte innowacyjną powłoką metaliczną Magnelis®, zapewniającą długotrwałą ochronę antykorozyjną.
W ofercie mamy również inne systemy mocowań, w tym: profile aluminiowe czy profile stalowe, służące jako ruszty do mocowania okładzin zewnętrznych.
Podsumowanie
Integracja fotowoltaiki i budynku może skutecznie zmniejszyć zużycie energii. Niskowęglowe, a nawet bezemisyjne budownictwo pozwała na oszczędności, redukcję emisji dwutlenku węgla, a przez to na ochronę środowiska. Wraz ze spadkiem kosztów fotowoltaiki rozwiązania, jakie oferuje BIPV, przyciągają coraz większą uwagę inwestorów, którzy dostrzegają ich korzyści ekonomiczne. Warto lepiej poznać Building Integrated Photovoltaics i brać je pod uwagę przy planowanych inwestycjach!