Строительство интегрированных фотоэлектрических систем

Интегрированная в здание фотогальваника (BIPV) служат двойной цели: они действуют как внешний слой конструкции, генерируя электроэнергию для использования на месте или экспортируя в сеть. Системы BIPV могут сэкономить материалы и затраты на электроэнергию, уменьшить загрязнение окружающей среды и повысить архитектурную привлекательность зданий. Хотя они могут быть добавлены к конструкциям в качестве модернизации, наибольшая ценность BIPV-системы реализуется за счет включения их в первоначальный проект здания. Заменяя стандартные материалы на фотоэлектрические при первоначальном строительстве, строители могут снизить дополнительные затраты на фотоэлектрическую систему и устранить проблемы со стоимостью и проектированием для отдельной системы монтажа.

Интегрированные в здание фотоэлектрические системы планируются на этапе проектирования здания и добавляются во время первоначального строительства. Во время модернизации были запланированы и построены фотоэлектрические элементы, прикрепленные к зданию (BAPV). И в BIPV, и в BAPV отсутствуют стеллажи и монтажное оборудование, как в обычных фотоэлектрических системах. Разработчики большинства интегрированных солнечных систем рассматривают различные солнечные технологии и их возможное использование и сравнивают их с конкретными потребностями жильцов здания. Например, полупрозрачные тонкопленочные фотоэлектрические элементы могут обеспечить естественное освещение, а солнечные тепловые системы могут улавливать тепловую энергию для производства горячей воды или обеспечения отопления и охлаждения помещений.

BIPV-приложение

· Фасады. Фотоэлектрические элементы могут быть интегрированы в стены зданий, заменяя традиционные стеклянные окна полупрозрачными тонкопленочными или кристаллическими солнечными панелями. Эти поверхности подвергаются меньшему воздействию прямого солнечного света, чем кровельные системы, но, как правило, имеют большую полезную площадь. В приложениях по модернизации фотоэлектрические панели также можно использовать для маскировки неприглядных или изношенных фасадов зданий.

· Кровля. В этих случаях фотогальванический материал заменяет кровельный материал или, в некоторых случаях, саму крышу. Некоторые компании предлагают интегрированные монолитные солнечные крыши из многослойного стекла; другие предлагают солнечные «черепицы», которые можно установить вместо обычной черепицы.

· Остекление. Ультратонкие солнечные элементы можно использовать для создания полупрозрачных поверхностей, позволяющих проникать солнечному свету при выработке электроэнергии. Они часто используются для создания фотоэлектрических фонарей или теплиц.

Соображения по архитектурному дизайну

Важнейшей частью максимизации ценности системы BIPV является планирование экологических и структурных факторов, которые влияют на экономику, эстетику и общую функциональность любой солнечной системы.

Факторы окружающей среды

· Инсоляция – среднее количество получаемой солнечной радиации, обычно в кВтч/м2/день. Это наиболее распространенный способ описания количества солнечного ресурса в определенной области.

· Климат и погодные условия. Высокие температуры окружающей среды могут снизить производительность солнечной системы, а режимы облачности и дождя могут повлиять на производительность системы и требования к обслуживанию. Высокий уровень загрязнения воздуха может потребовать регулярной очистки для повышения эффективности.

· Затенение — деревья, близлежащие здания и другие конструкции блокируют солнечный свет, уменьшая выходную мощность фотогальваническая система.

· Широта. Расстояние от экватора влияет на оптимальный угол наклона, при котором солнечные панели получают солнечное излучение.

Структурные факторы

· Энергетические потребности здания. При проектировании системы BIPV следует учитывать, сможет ли здание работать полностью независимо от сети, для чего потребуются батареи или другие системы хранения энергии на месте.

· Конструкция солнечной системы. Конструкция самой фотоэлектрической системы зависит от энергетических потребностей здания, а также любых структурных или эстетических ограничений, которые могут ограничивать выбор материалов. Панели из кристаллического кремния имеют более высокую выходную мощность на квадратный метр, но имеют более высокие ограничения по стоимости и дизайну. Тонкопленочные материалы производят меньше электроэнергии на квадратный метр, но они дешевле и их легче интегрировать на большее количество поверхностей.