BIPV system – co to takiego?

BIPV (Building Integrated Photovoltaics) to systemy fotowoltaiczne zintegrowane z budynkami. Do instalacji takich wykorzystuje się panele cienkowarstwowe, które są wyjątkowo lekkie i elastyczne oraz mogą przyjmować niemal dowolne kształty. W ramach BIPV możemy spotkać nie tylko ogniwa fotowoltaiczne ustrukturyzowane w panele, ale także dachówki fotowoltaiczne, tworzące dachy solarne (Solar Roff). Do systemów zintegrowanych z budynkiem zalicza się także wiaty fotowoltaiczne w formie carportów. Idea fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami  jest mniej popularna wśród inwestorów indywisdualnych, przede wszystkim z uwagi na cenę, ale szybki rozwój tej gałęzi branży PV daje nadzieję, że kiedyś dorówna popularności tradycyjnych paneli. 

Panele fotowoltaiczne BIPV

Jak wspomniano, w systemach zintegrowanych z budynkami wykorzystuje się panele cienkowarstwowe, ale także, np. w przypadku carportów, panele bifacialne (bifacial, glass-glass, double glass). 

Panele cienkowarstwowe 

Panele cienkowarstwowe, poza wymienionymi wyżej zaletami, mają także i tę, że można je montować bez zastosowania ramy wzmacniającej czy dodatkowych wzmocnień. Kolejne zalety to niski stopień wrażliwości na wysokie temperatury (spadek wydajności modułów amorficznych podczas upałów jest niewielki, mało odczuwalny) oraz wysoka moc. Sprawność energetyczn paneli drugiej generacji – jak są często określane – także przy niskim nasłonecznieniu sięga 6-10%. Panele cienkowarstwowe produkuje się  z krzemu amorficznego,  tellurku kadmu (panele CdTe), silikonu amorficznego (panele a-Si), połączenia miedzi, indu, galu i selenu (panele CIGS – ang. Copper Indium Gallium Selenide) albo arsenku galu (ogniwa GaAs).

Panele bifacialne

Panele bifacialne (bifacial), wykorzystywane przy konstrukcji carportów, zbudowane są z ogniw zamkniętych pomiędzy dwoma przezroczystymi warstwami szkła hartowanego (glass-glass, double glass) lub innego transparentnego tworzywa. Te dwie przezroczyste warstwy odróżniają panele dwustronne od jednostronnych, które mają tylną warstwę z folii ochronnej tzw. backsheet (folia EVA). Panele bifacialne charakteryzują się wysoką odpornością na obciążenie statyczne i uszkodzenia chemiczne.

Szacuje się, że dzięki panelom dwustronnym można uzyskać o 20% więcej energii niż w przypadku paneli jednostronnych. Aby takie uzyski były możliwe bifacialne panele słoneczne powinny być zamontowane pod kątem umożliwiającym dolnej stronie przechwytywanie maksymalnie dużej ilości światła z odbić oraz z zachodzącego lub wschodzącego słońca. Powierzchnia, na której są montowane, musi charakteryzować się dużym albedo (mieć dużą zdolność odbijania światła słonecznego). Takie warunki spełniają np. biały materiał dachowy (50-60%), żwir lub piasek (60%), beton pomalowany refleksyjną białą farbą (60-80%).

BAPV (Building Applied Photovoltaics) czy BIPV (Building Integrated Photovoltaics)

Idea wkomponowania fotowoltaiki w samą strukturę budynku zakłada, że pomysł taki należy realizować na etapie projektu – uznaje się, że to rozwiązanie generalnie nieopłacalne dla budynków już istniejących. Obecnie systemy BAPV (Building Applied Photovoltaics) – standardowe moduły fotowoltaiczne na budynkach montowane w taki sposób, że nie stanowią integralnej części budynku (tzn. mogą być zdemontowane i nie być niczym zastąpione) – stanowią zdecydowaną większość rynku, podczas gdy BIPV to zaledwie 1% rynku fotowoltaicznego.

Fasady fotowoltaiczne – najbardziej spektakularne realizacje idei BIPV

Obok wszystkich wymienionych wyżej walorów fotowoltaiki zintegrowanej z budynkiem, systemy BIPV mają jeszcze jeden: estetykę. Z technicznego punktu widzenia istnieje wiele różnych możliwości integracji modułów PV z fasadami. Najprostszym wariantem jest wykorzystanie modułów fotowoltaicznych w charakterze pokrycia części lub całości powierzchni fasady w zastępstwie innych dostępnych pokryć. Metoda ta nie wprowadza znaczących zmian w projekcie budynku w porównaniu z tradycyjnymi fasadami, również sposób montażu modułów fotowoltaicznych nie stawia przed instalatorami dodatkowych wymagań. 

Budynki z fasadami fotowoltaicznymi bywają naprawdę spektakularne. Fasady ze zintegrowanymi modułami fotowoltaicznymi zapewniają znakomitą widoczność systemów fotowoltaicznych, są więc doskonałym sposobem na osiągnięcie celów marketingowych, wizerunkowych i demonstracyjnych projektu, co może wpłynąć na przekonanie inwestorów do tego rodzaju rozwiązań. Wśród przykładów, którym warto się przyjrzeć, wymieńmy londyński ratusz (London’s City Hall) czy dworzec kolejowy Lehrter Bahnhof w Berlinie. WPolsce dysponujemy niewieloma przykładami realizacji systemu BIPV. Jednym z nich jest budynek pasywny Parku Naukowo-Technologicznego Euro-Centrum w Katowicach, którego południowa elewacja została częściowo pokryta fotowoltaiką.

Podsumowanie

Idea BIPV (Building Integrated Photovoltaics)ciągle jeszcze odkrywa swój pełen potencjał i należy mieć nadzieję, że doczekamy wielu interesujących rozwiązań, które całkowicie zrewolucjonizują nasze poglądy na wykorzystanie zielonej energii. Wśród takich „interesujących rozwiązań” są m.in. ogniwa perowskitowe, które można nie tylko zainstalować na każdej, dostępnej powierzchni budynku, ale również dostosować do niej zarówno wymiary modułów jak i wybrany przez inwestora kolor.

Autor