Логотип Рентехно
(044) 332-81-90
Решения возобновляемой энергетики - Превышая ваши ожидания
enuaru

Блог

Главная » Блог » BIPV системы: особенности развития и области применения

BIPV системы: особенности развития и перспективные области применения

Согласно отчета SEIA (Solar Energy Industries Association) наибольший рост монтажа фотоэлектрических установок в последние годы был отмечен в сегменте частных домашних солнечных электростанций. В среднем, ежегодно в течение 2014-2016 годов увеличение мощности солнечных электроустановок составило порядка 50-60%. Из домов, которые используют энергию солнца, подавляющее большинство делает это при помощи стационарных крышных солнечных электростанций. При этом, вместе с ростом рынка, четко просматривается две основных тенденции:

  • Технологический фактор - увеличение эффективности частных солнечных электростанций, рост их мощности, а также создание систем, которые смогут обеспечить функционирование домохозяйств в полностью автономном режиме за счет установки емких накопительных систем и оптимизации процессов накопления/расходования электроэнергии.
  • Эстетический фактор – домовладельцы стремятся, чтобы фотоэлектрические модули как можно естественнее вписывались в архитектурное решение дома, соответствовали его стилистике, в которой он выдержан.

Производители, стараясь удовлетворить запросы потребителей, предлагают комплексные решения, среди которых все большей популярностью пользуются интегрированные  (встроенные) в здания солнечные электростанции – BIPV (от английского Building Integrated Photovoltaics).

 

Особенности развития BIPV систем

BIPV – это фотоэлектрические модули, которые не только служат для генерации электричества, но и являются полноценной  частью дома в качестве стенового материала, выполняя роль кровельного покрытия, могут быть выполнены в качестве навесов, козырьков и других архитектурных элементов.  При этом следует отличать два понятия:

  • BAPV – фотоэлектрические модули, которые можно рассматривать как дооборудование дома. Они монтируются тогда, когда возведение здания уже закончено, они выполняют свою основную и единственную функцию – генерирование электроэнергии путем преобразования солнечного излучения. Они могут быть демонтированы в любой момент, при этом целостность и надежность здания не пострадает. Самый простой и распространенный пример BAPV – это крышные солнечные электростанции, которые монтируются сверху на крышное покрытие.
  • BIPV – фотоэлектрические элементы интегрированы в здание, они выполняют те же функции, как и те элементы, на место которых они встроены – защищают дом от влаги, ветра, выполняют функции тепло- и звукоизоляции, при этом одновременно выполняя функции, характерные для солнечных панелей – выработку электроэнергии. Их установка планируется на этапе проектирования самого здания, их демонтаж возможет только при условии замены их на равноценные строительные материалы.

 

 

Эксперименты с BIPV начались в 1970 году, когда, собственно, и появился этот термин – тогда фотоэлементы, армированные алюминием, впервые встроили в крыши и карнизы зданий. Из-за несовершенства технологий, прежде всего – производства фотоэлектрических модулей, такое решение в целом оказалось достаточно малоэффективным. В дальнейшем эксперименты продолжились, использовались как различные технологические, так и архитектурные решения, но только в последнее время эта небольшая и слаборазвитая ниша начала формироваться в отдельный сегмент рынка солнечной энергетики.

Такое развитие связано, прежде всего, с разработкой и совершенствованием технологии тонкопленочных гибких солнечных модулей. Именно они, по мнению специалистов, начнут играть основную роль на рынке BIPV, поскольку кроме более высокой производительности по сравнению с моно- и поликристаллическими панелями, они имеют различную степень прозрачности, а также могут выпускаться в различных цветовых решениях. Это дает возможность проектировщикам как расширить традиционную архитектуру, так и гармонично вписать высокотехнологичные элементы в традиционные архитектурные стили, превратив дом в эстетически привлекательную энергогенерирующую структуру.

По оценкам министерства энергетики США, в долгосрочной перспективе использование систем BIPV может обеспечить до 50% энергетических потребностей Соединенных Штатов. Спрос на системы BIPV на фоне постоянного снижения стоимости фотоэлектрических модулей постоянно расширяется, при этом речь идет не только о создании энергогенерирующей системы. Потребители заинтересованы в получении комплексной системы, которая сможет обеспечить максимальную энергонезависимость объекта. Рынок BIPV достиг некоторой точки, после которой он готов к стремительному развитию. Но перед этим необходимо решить несколько критически важных вопросов.

 

Технические и строительные стандарты

Новые продукты BIPV, которые имитируют внешний вид традиционных строительных материалов, при этом в полной мере выполняя присущие им функции, рассматриваются в качестве единого интегрированного материала, который должен иметь собственные стандарты. Которые, с одной стороны, должны отвечать требованиям строительным (то есть структурно-механическим параметрам), а с другой – отвечать электротехническим стандартам, разработанных Международной Электротехнической Комиссией.

Большим прорывом в этой области можно считать вступление в действие нового европейского стандарта - EN 50583, который определяет параметры BIPV. Прежде всего, в этом стандарте дано точное и однозначное определение BIPV – интегрированными фотоэлектрическими панелями будут считаться только те, которые после извлечения их из здания должны быть обязательно заменены на другие строительные материалы или конструкции, чтобы избежать нарушения целостности здания. Именно в этом и заключается ключевая особенность стандарта EN 50583 – он дает четкие определения и очерчивает параметры BIPV, которые фактически получают равные права с традиционными строительными материалами.

Кроме того, стандартом четко определены функции, которые могут выполнять солнечные электростанции (фотоэлектрические модули), выступая в качестве части строительной конструкции:

  • Обеспечение механической сопротивляемости и структурной целостности здания
  • Защита от агрессивных погодных условий: снега, дождя, града, ветра.
  • Обеспечение энергетической экономичности – теплоизоляция, уровень освещенности, затенение.
  • Увеличение пожароустойчивости.
  • Соблюдение норм звукоизоляции.
  • Использование в качестве разделителя между внутренними и внешними помещениями.

Подробнее о новом стандарте, который может оказать существенное влияние на развитие солнечной энергетики читайте в нашем блоге.

 

Административные барьеры

Пока не принято окончательное решение о возможности использования BIPV - технологий при проведении реконструкции зданий, которые являются памятниками архитектуры. Впрочем, если BIPV официально получит статус как «энергосберегающая технология», многие административные барьеры будут устранены.

 

Проблемы проектирования и строительства

Проблемы проектирования домов с BIPV можно условно разделить на две группы:

  • Оптимизация расположения фотоэлектрических модулей с целью получения максимальных объемов генерации электроэнергии. Имеющееся на сегодняшний день программное обеспечение позволяет с высокой точностью провести расчет возможных объемов генерации, а также добиться его максимального значения за счет правильного подбора элементной базы солнечной электростанции и их расположения.
  • Разработка архитектурно-строительных проектов домов с BIPV. Имеющиеся на сегодняшний день проекты с использованием BIPV – систем имеют «штучный» характер, большинство архитектурных бюро имеют минимальный уровень проектирования зданий с использованием BIPV –технологий. Впрочем, принятие единого стандарта уже значительно упростило работу проектировщикам, которые могут теперь оперировать знакомыми понятиями и определениями.

Установка BIPV-систем является относительно новым направлением, поэтому потребует повышения квалификации строителей. На сегодняшний день компания Рентехно готова провести обучение, предоставить консультационные и практические услуги как на этапе проектирования жилого дома или офисного здания, так непосредственно при выполнении строительно-монтажных работ. Наши специалисты обеспечат как правильную (с архитектурно-строительной точки зрения) установку BIPV – систем, так и грамотное их подключение как к электросистеме дома, так и общей электросети.

 

Наиболее перспективные области использования BIPV

Многие владельцы частных домов, которые заинтересованы в переходе на использовании возобновляемых источников энергии, были вынуждены отказаться от своих желаний по причине низкой эстетической привлекательности и громоздкости обычных солнечных панелей. Использование BIPV солнечных установок в качестве функциональных строительных материалов открывают новые возможности для архитектурных решений.

 

Черепица

На сегодняшний день – одно из самых обсуждаемых, но еще активно не распространенных решений, при котором цементные или глиняные плитки заменяются на крыше здания на внешне практически аналогично выглядящие фотоэлектрические модули.

В октябре 2016 года глава компании Tesla Motors Илон Маск анонсировал «солнечную крышу» - фотоэлектрические модули, которые могут заменить обычную или металлочерепицу.  Заявлено, что «солнечная черепица» будет представлена на рынке в четырех вариантах: матовое стекло, шиферная, тосканская и текстурированная. Они будут изготавливаться из кварцевого стекла, поэтому по своей надежности и долговечности будут в 2-3 раза превосходить бетонные, глиняные или металлические аналоги. При этом их эффективность будет составлять 98% по сравнению с обычными солнечными панелями. «Электрическая» черепица способна пропускать солнечный цвет, но при этом выглядит непрозрачной, если смотреть на неё не под прямым углом. Именно поэтому солнечные панели, изготовленные в виде черепицы, визуально неотличимы от обычной привычной кровли, чем выгодно отличаются от нынешних крышных солнечных электростанций.  При этом Маск анонсировал, что стоимость «солнечной черепицы» со временем станет сравнима с традиционным кровельным покрытием. Первые образцы должны появиться на рынке уже летом 2017 года.

Правда, по своим размерам черепица-фотомодуль несколько больше стандартной черепицы – это позволяет сократить количество электрических соединений и повысить надежность электросистемы в целом. В пользу черепицы говорит и тот факт, что вес фотоэлектрических модулей меньше, чем бетонной или глиняной плитки, а значит позволяет сделать легче конструкцию кровли, снизить требования к несущей способности стен и фундамента. Как следствие – привести к снижению затрат на строительство дома в целом.

 

Рулонные кровельные покрытия

Один из самых популярных у строителей материалов для кровельных покрытий – это различные варианты рулонных покрытий на основе битума или как её еще называют – мягкая черепица. Сейчас производители готовы предложить аналогичный тонкопленочный ламинат, который сочетает в себе свойства битумного покрытия и солнечной батареи. Это длинные полосы, основное преимущество которых – минимальное количество электрических соединений. Дополнительный плюс – их установка почти полностью повторяет процесс монтажа традиционных битумных кровельных покрытий, что открывает перед фотоэлектрическими элементами рулонного типа большие перспективы в плане установки при проведении ремонта или замены кровельного материала.

 

Стеновые панели

В последнее время наблюдается стойкий интерес среди современных архитекторов к использованию солнечных батарей в качестве фасадных панелей, что позволяет создавать инновационные, эстетически привлекательные фасады зданий.

Перспективность этого направления обусловлена двумя факторами. Первый – установка солнечных панелей на стенах домов активно проводилась в BАPV- системах. Второй – себестоимость фасадных панелей по стоимости ненамного выше, чем произведенных по технологии BIPV, поэтому их установка не приведет к существенному росту затрат на строительство здания.

 

Окна (остекление)

Одно из давно и активно разрабатываемых направлений, ведь это один из наиболее перспективных рынков. Согласно исследований, на коммерческие здания в США приходится около 40% от всей потребляемой электроэнергии и владельцы зданий заинтересованы в снижении оплаты за потребляемое электричество. По прогнозам, установка «солнечных» окон позволит на 30-50% покрыть потребности небоскреба в электроэнергии. При совершенствовании технологии этот процент будет расти.

Для установки «солнечных» окон используют прозрачные тонкопленочные солнечные батареи, которые наносятся просто поверх стекла – это самая простая модель. Основная её проблема заложена в противоречии – работа солнечной батареи основана на поглощении и преобразовании солнечной энергии. Чем больше батарея поглотит солнечной энергии, тем меньше солнечного света попадет внутрь комнаты.  Фактически, часть солнечной энергии, преобразованной в электричество, особенно в утренние и вечерние часы, придется перенаправить на получение приемлемого уровня внутренней освещенности. С другой стороны, в летнее время и в дневное время частичное затенение играет положительный эффект, снижая тепловую нагрузку на помещение и позволяя снизить энергопотребление на кондиционирование помещения.

Основная проблема – низкая продуктивность прозрачных тонкопленочных солнечных батарей, которая сейчас максимально составляет порядка 7%, существенно проигрывая традиционным солнечным батареям из кристаллического кремния. На сегодняшний день идут активные разработки альтернативных вариантов «солнечных окон», при которых фотоэлектрические элементы становятся непосредственной частью стекла.

 

Модули glass/glass

На сегодня наиболее эффективными с точки зрения цена/качество среди BIPV решений являются системы, построенные на основе кремниевых кристаллических модулей glass/glass, которые сочетают в себе дешевизну традиционных солнечных панелей и эстетический вид тонкопленочных модулей.  Именно glass/glass панели будут наиболее востребованы на рынке в ближайшие 2-3 года.

Прежде всего, модули glass/glass способны выдерживать очень большие нагрузки – около 8000 Ра. Для сравнения, такое давление на кровлю дома создает слой снега толщиной порядка 8 м. По этому показателю модули стекло/стекло в 1,5 превосходят стандартные солнечные установки. Отметим и другие преимущества:

  • Использование специальной рамы - SOLID SOLRIF – позволяет максимально упростить процесс инсталляции солнечных модулей. Монтажник, прошедший краткий инструктаж, может устанавливать до 4 панелей в течение всего 10 минут.
  • Стандартные солнечные панели с ростом температуры начинают терять объемы генерации. Модули «стекло/стекло» менее подвержены влиянию температуры, при одинаковых температурных показателях они генерируют на 10% электричества больше, чем стандартные панели.
  • Для установки модулей «стекло/стекло» нет необходимости дополнительно готовить крышу или укреплять несущие конструкции. К примеру, при капитаном ремонте крыши, достаточно просто снять старое кровельное покрытие и на его место установить солнечные модули «стекло/стекло». Фактически, при установке модулей «стекло/стекло», владелец дома экономит на стоимости кровельного покрытия за счет многофункциональности BIPV-панелей.

На сегодняшний день лучшим предложением на рынке Украины являются модули «стекло/стекло» компании Solitek cells. Кроме всех перечисленных выше преимуществ, они обладают еще одним очень важным достоинством – надежностью и долговечностью. Если на стандартные солнечные модули производители предоставляют гарантию на 25 лет, гарантируя через это время работоспособность панели на уровне 80% от начального, то компания Solitek cells на модули «стекло/стекло» предоставляет гарантию на 30 лет с сохранением эффективности работы не менее 95% в течение всего этого времени.


Печать

Остались вопросы по назначению наших услуг?
Оставьте нам заявку. Наши специалисты проконсультируют Вас

Тема вашего запроса
Заказать звонок

^