Czym jest system BIPV?
W ostatnich latach coraz większą popularność zdobywają panele BIPV, które integrują fotowoltaikę z konstrukcją budynków. Obiekty przemysłowe, budynki użyteczności publicznej i inne struktury odpowiadają za znaczną część globalnego zużycia energii. To sprawia, że wprowadzenie rozwiązań opartych na odnawialnych źródłach energii ma duże znaczenie zarówno dla redukcji tego zużycia, jak i dla łagodzenia skutków zmian klimatycznych. Instalacje BIPV, które przekształcają budynki z konsumentów energii w jej producentów, zyskują na znaczeniu w przestrzeni miejskiej na całym świecie, wspierając rozwój zrównoważonych miast i zmniejszając ich negatywny wpływ na środowisko.
Przeczytaj także:
- Czy opłaca się ubezpieczać pompę ciepła?
- Czym są hot spoty na fotowoltaice?
- Jak chłodzić dom pompą ciepła?
Czym jest system BIPV?
BIPV (Building Integrated Photovoltaics), czyli fotowoltaika zintegrowana z budynkami, to rozwiązania, które łączą funkcję generowania energii z elementami architektonicznymi. W tego typu instalacjach wykorzystuje się cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne, charakteryzujące się lekkością, elastycznością i możliwością dopasowania do różnych kształtów. Wśród dostępnych opcji znajdują się zarówno klasyczne panele, jak i dachówki fotowoltaiczne, które tworzą tzw. dachy solarne. Systemy BIPV obejmują również takie konstrukcje jak wiaty fotowoltaiczne w formie carportów.
Choć technologia BIPV jest mniej popularna wśród indywidualnych inwestorów, głównie ze względu na wyższe koszty. Dynamiczny rozwój tej dziedziny fotowoltaiki może sprawić, że w przyszłości zyska ona popularność porównywalną do tradycyjnych paneli. Dzięki połączeniu estetyki z funkcjonalnością, BIPV ma potencjał, aby stać się powszechnym elementem nowoczesnych budynków.
Jakie rodzaje paneli fotowoltaicznych wykorzystuje się w modułach BIPV?
W przypadku fotowoltaiki na elewacji bardzo często wykorzystuje się panele cienkowarstwowe, ale np. w przypadku carportów mogą to być już panele bifacialne.
Czym charakteryzują się panele cienkowarstwowe?
Panele cienkowarstwowe wyróżniają się możliwością montażu bez użycia dodatkowych wzmocnień, jak np. ramy wzmacniające. Charakteryzują się również niską wrażliwością na wysokie temperatury, dzięki czemu ich wydajność podczas upałów pozostaje na stabilnym poziomie. Dodatkowym atutem jest ich zdolność do efektywnej pracy przy słabym nasłonecznieniu, ponieważ osiągają sprawność energetyczną w granicach 6-10 procent.
Technologia ta opiera się na takich materiałach jak krzem amorficzny, tellurek kadmu, silikon amorficzny, a także kombinacje miedzi, indu, galu i selenu (CIGS) czy arsenek galu. Dzięki zastosowaniu tych zaawansowanych materiałów panele cienkowarstwowe są często nazywane modułami drugiej generacji i stanowią nowoczesną alternatywę w dziedzinie fotowoltaiki.
Panele bifacialne do fotowoltaiki BIPV – co to jest?
Panele bifacialne, które stosowane są w takich konstrukcjach jak carporty wyróżniają się ogniwami zamkniętymi pomiędzy dwiema przezroczystymi warstwami szkła hartowanego lub innego transparentnego materiału. Taka budowa, która znana jest również jako system glass-glass lub double glass, odróżnia je od paneli jednostronnych, które mają tylną warstwę z folii ochronnej EVA. Dzięki swojej konstrukcji panele bifacialne cechują się dużą odpornością na obciążenia mechaniczne oraz uszkodzenia chemiczne.
Panele dwustronne pozwalają na uzyskanie nawet o 20 procent więcej energii niż tradycyjne panele jednostronne. Aby osiągnąć taką wydajność, należy zamontować je pod odpowiednim kątem, który umożliwi dolnej stronie efektywne wychwytywanie światła odbitego, a także promieni wschodzącego i zachodzącego słońca. Powierzchnia pod panelami powinna charakteryzować się wysokim współczynnikiem albedo, które oznacza zdolność do odbijania światła. Doskonale sprawdzają się tutaj takie materiały jak biały dach o albedo na poziomie 50-60 procent, żwir czy piasek (około 60 procent) lub beton pomalowany refleksyjną białą farbą, osiągający albedo nawet do 80 procent.
Building Applied Photovoltaics (BAPV) czy Building Integrated Photovoltaics (BIPV)?
Integracja fotowoltaiki z konstrukcją budynku, czyli koncepcja BIPV (Building Integrated Photovoltaics), jest rozwiązaniem, które najlepiej wdrażać już na etapie projektowania obiektu. Dla istniejących budynków taka technologia jest zwykle mniej opłacalna. Współcześnie dominują systemy BAPV (Building Applied Photovoltaics), czyli standardowe moduły fotowoltaiczne montowane na budynkach w sposób umożliwiający ich łatwy demontaż bez konieczności zastępowania innymi elementami konstrukcyjnymi. Tego rodzaju systemy stanowią obecnie większość instalacji. Natomiast BIPV odpowiada jedynie za około 1 procent rynku fotowoltaiki.
Jakie są zalety i wady fotowoltaiki na elewacji BIPV?
Systemy BIPV, czyli fotowoltaika zintegrowana z budynkiem ma wiele korzyści. Jedną z nich jest estetyka modułów, które są produkowane poprzez łączenie dwóch tafli szkła. Pozwala to na nadanie im atrakcyjnych kolorów i dopasowanie do wyglądu budynku.
Ponadto, moduły BIPV pełnią jednocześnie funkcję produkcji energii elektrycznej oraz elementu konstrukcyjnego budynku, dzięki czemu obniża się całkowity koszt budowy. Wybór tego rozwiązania eliminuje konieczność zakupu oddzielnych materiałów, takich jak np. dachówki i panele fotowoltaiczne, zapewniając jednocześnie funkcjonalność 2w1. Moduły BIPV mogą być wykorzystywane na różne sposoby. Mogą pełnić funkcję dachów, okien czy fasad. Elewacje fotowoltaiczne oraz dachy solarne stają się coraz popularniejszym wyborem dla osób poszukujących nowoczesnych i ekologicznych rozwiązań w budownictwie.
Moduły BIPV, mimo swoich zalet, mają także pewne wady. Ich koszt jest wyższy w porównaniu z tradycyjnymi panelami fotowoltaicznymi. Technologia ta jest zwykle bardziej opłacalna w przypadku nowo budowanych obiektów, natomiast instalowanie jej w istniejących budynkach jest często mniej ekonomiczne. Wydajność modułów BIPV bywa niższa w porównaniu z tradycyjnymi panelami PV, a różnica może wynosić od 10 do 40 procent. W przypadku montażu na elewacjach spadek wydajności może sięgać nawet 70 procent, a to z kolei ogranicza efektywność energetyczną takiego rozwiązania. Dodatkowo, naprawa czy wymiana tego rodzaju instalacji jest bardziej skomplikowana i wiąże się z wyższymi kosztami.
Fasady fotowoltaiczne z panelami BIPV
Systemy BIPV, oprócz funkcjonalności i ekologiczności, wyróżniają się również walorami estetycznymi. Istnieje wiele sposobów integracji modułów fotowoltaicznych z fasadami budynków. Jednym z najprostszych rozwiązań jest zastosowanie paneli jako pokrycia całej lub części powierzchni fasady, zastępując tradycyjne materiały budowlane. Takie podejście nie wymaga znaczących zmian w projekcie architektonicznym ani dodatkowych wymagań montażowych.
Budynki wyposażone w fasady fotowoltaiczne często prezentują się bardzo efektownie i stanowią jednocześnie przykład innowacyjnych i ekologicznych rozwiązań w architekturze. Zintegrowane moduły PV są również doskonałym narzędziem do realizacji celów marketingowych i promowania ekologicznych technologii, ponieważ przyciągają uwagę i podkreślają nowoczesny charakter projektu. Takie realizacje można podziwiać między innymi w londyńskim ratuszu (London’s City Hall) czy na berlińskim dworcu Lehrter Bahnhof.
W Polsce systemy BIPV są wciąż rzadkością, jednak istnieją już przykłady ich zastosowania. Jednym z nich jest pasywny budynek Parku Naukowo-Technologicznego Euro-Centrum w Katowicach, gdzie południowa elewacja została częściowo pokryta modułami fotowoltaicznymi.
Instalacja fotowoltaiczna zintegrowana z budynkiem – wizja nowoczesnego budownictwa?
Technologia BIPV wciąż rozwija swój potencjał i otwiera drogę do wielu innowacyjnych rozwiązań, które mogą znacząco zmienić podejście do wykorzystania odnawialnych źródeł energii w architekturze. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków są ogniwa perowskitowe. Ich wyjątkową cechą jest możliwość instalacji na niemal każdej dostępnej powierzchni budynku. Dzięki temu zwiększa się elastyczność w projektowaniu budynków i zastosowaniu fotowoltaiki.
Dodatkowym atutem ogniw perowskitowych jest możliwość dostosowania zarówno wymiarów modułów, jak i ich koloru. Pozwala to na ich harmonijne dopasowanie do estetyki budynku. Dzięki temu technologia ta nie tylko zwiększa efektywność energetyczną nieruchomości, ale także wzbogaca walory wizualne obiektów, otwierając nowe możliwości w projektowaniu architektonicznym.