Що таке BIPV-сонячні електростанції?

BIPV (Building-integrated photovoltaics) – це сонячні електростанції, що мають подвійне призначення. Крім основної функції – генерації електроенергії, BIPV станції виконують функцію конструктивних елементів будівель та споруд.

Відповідно до європейського стандарту EN 50583 інтегрованими фотоелектричними системами вважаються лише ті, які після вилучення їх із будівлі повинні бути обов’язково замінені на інші будівельні матеріали або конструкції, щоб уникнути порушення цілісності будівлі.

Які переваги мають BIPV системи?

• Установки BIPV дозволяють активно впроваджувати сонячну енергетику в умовах міського середовища із щільною забудовою та дорожнечею землі, де є стабільний попит на електроенергію.
• Крім генерації електроенергії та функції будівельних конструкцій, інтегровані сонячні станції здатні виконувати й інші завдання, такі як світлозахисні огородження, підтримка теплопостачання, звукоізоляція тощо.
• Перебуваючи у безпосередній близькості споживача BIPV електростанції мають мінімальні втрати електроенергії та зводять до мінімуму витрати на транспортування та зберігання енергії.
• Різноманітність рішень BIPV дозволяє архітекторам впроваджувати сонячну енергію не лише спираючись на функціонал, а й дає можливість надати будівлі унікальності та підвищити статус забудови.

Особливості проектування BIPV сонячних електростанцій

Оскільки інтегровані системи здебільшого застосовуються в умовах міської забудови, то основна проблема з якою стикаються проектувальники – це затінення та неоптимальне орієнтування щодо півдня та горизонту. Часто для вирішення цього завдання застосовуються сонячні панелі на основі тонкоплівкових фотоелементів, які хоч і мають невисокий ККД у порівнянні з монокристалічними фотоелементами, але більш ефективні при роботі з розсіяним та перевідбитим освітленням.

Також через монтаж сонячних панелей в умови різного освітлення і можливого комбінування технологій, досить складно ув’язати електричну схему по стороні постійного струму для максимальної генерації. Використання оптимізаторів та схем з використанням мікроінверторів може вирішити цю проблему.

Приклади BIPV рішень

Покрівельні покриття

Використання сонячних панелей як покрівельний матеріал один з найперспективніших і найрозвиненіших напрямків BIPV рішень. Прикладами таких сонячних систем є різні види черепиці із вбудованими фотомодулями або застосування м’якого рулонного покриття на основі тонкоплівкових технологій.

Сонячна черепиця

Світлозахисні конструкції та навіси

Напівпрозорі конструкції на основі двосторонніх сонячних панелей glass-glass все частіше використовуються при будівництві навісів або елементів фасадів.

Сонячний навіс

Стінові панелі

Використання сонячних панелей як облицювальний матеріал для фасадів будівель так само все більше застосовується при новому будівництві та реконструкції будівель. Крім функції захисту від зовнішніх впливів та виробництва електроенергії, такі панелі можуть бути інтегровані у систему припливно-витяжної вентиляції будівлі. Завдяки утилізації надлишкового тепла від сонячних панелей підвищується ефективність рекуперації теплової енергії, що сприяє зниженню витрат на теплопостачання.

Стінові сонячні панелі

Вікна

Для встановлення «сонячних» вікон використовують прозорі тонкоплівкові сонячні фотоелементи, які наносяться на поверхню скла – це найпоширеніша модель. Основне протиріччя, це те, що сонячна панель повинна поглинати максимальну кількість сонячного світла для ефективного перетворення. Чим більше сонячна електростанція поглине сонячну енергію, тим менше світла потрапить усередину кімнати. Тому основним завданням розробників є досягнення оптимального балансу генерації та пропускної спроможності вікна для збереження рентабельності BIPV технології.

Сонячні вікна

Рішення BIPV – це сегмент ринку сонячної енергетики, що найбільш розвивається, в наші дні. Багато в чому такий розвиток зумовлений обмеженістю площ для встановлення класичних дахових або наземних сонячних електростанцій у безпосередній близькості до споживача, а також популярністю філософії сталого будівництва (sustains) будівництва серед нової генерації архітекторів та дизайнерів. Основною ідеєю такого підходу є максимальна оптимізація конструктиву для скорочення споживання ресурсів.