Ενσωμάτωση Φωτοβολταϊκών στοιχείων στα κτίρια (BIPV).

Εύπλαστο thin-film πάνελ, κατάλληλο για ενσωμάτωση σε επίπεδη στέγη

Εγκατάσταση συμβατικών φωτοβολταϊκών φύλλων σε στέγη κτιρίου

Ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά δεύτερης γενιάς, thin-film, με τη μορφή των παραδοσιακών κεραμιδιών φύλλων σε στέγη κτιρίου

Οργανικό φωτοβολταϊκό film τρίτης γενιάς (OPV)

Shanghai Hongqiao Railway Station. Η ηλιακή οροφή ισχύος 6,7 MW έχει δυνατότητα παραγωγής 6,3 εκατομμυρίων kWh ετησίως

DSC κύτταρα βαφής σε όψη κτιρίου

Φωτοβολταϊκές ταινίες με πολύ μικρό πάχος και σε διάφορες αποχρώσεις

Φωτοβολταϊκές ταινίες με πολύ μικρό πάχος και σε διάφορες αποχρώσεις

Eνσωμάτωση φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς σε καμπύλη επιφάνεια, περιμετρικά του κτιρίου

Μία από τις προσδοκίες της βιομηχανίας χάλυβα στην Ευρώπη, είναι να χρησιμοποιήσει OPV ενότητες φωτοβολταϊκών που παράγονται ως ένα πλαστικό film σε ρολό.

Η συμβατική βιομηχανία φωτοβολταϊκών δεν πρόκειται να ανοίξει το δρόμο για την εμπορική χρήση της τρίτης γενιάς φωτοβολταϊκών.

Ενσωμάτωση Φωτοβολταϊκών στοιχείων στα κτίρια (BIPV)

Διαβάστηκε από 5268 αναγνώστες -

Οι εφαρμογές, ενσωματωμένων στο κτίριο, φωτοβολταϊκών στοιχείων (BIPV), καταλαμβάνουν μέχρι στιγμής ένα μικρό μόνο μέρος στην ευρύτερη βιομηχανία των φωτοβολταϊκών.

 
Παρόλα αυτά, οι τεχνολογίες αυτές προβλέπεται να ακολουθήσουν, μακρο-πρόθεσμα, μεγάλη και αποτελεσματική ανάπτυξη.

Οι εφαρμογές, ενσωματωμένων στο κτίριο, φωτοβολταϊκών στοιχείων (BIPV), καταλαμβάνουν μέχρι στιγμής ένα μικρό μόνο μέρος στην ευρύτερη βιομηχανία των φωτοβολταϊκών. Παρ’ όλα αυτά, οι τεχνολογίες αυτές προβλέπεται να ακολουθήσουν, μακροπρόθεσμα, μεγάλη και αποτελεσματική ανάπτυξη. Σύμφωνα με έρευνα που έγινε την άνοιξη του 2011, χώρες όπως η Ιταλία και η Γαλλία που προσέφεραν κίνητρα για την εφαρμογή BIPV στα κτίρια, αποτελούν την αιτία της ανάπτυξης της ευρωπαϊκής αγοράς των ενσωματωμένων στο κτίριο φωτοβολταϊκών. Το 2009, τα έσοδα της αγοράς αυτής ανήλθαν στα 1,298 εκατομμύρια ευρώ, ενώ το 2016, προβλέπεται να φτάσουν περίπου τα 2,700 εκατομμύρια. Τα BIPV, αναφέρονται σε φωτοβολταϊκά στοιχεία thin-film, γνωστά και ως φωτοβολταϊκά δεύτερης γενιάς. Προκειμένου τα εν λόγω προϊόντα να ξεπεράσουν τα συμβατικά, μικρότερου κόστους φωτοβολταϊκά στοιχεία κρυσταλλικού πυριτίου που χρησιμοποιούνται ευρέως, προς το παρόν, θα πρέπει να στοχεύσουν σε εξειδικευμένες εφαρμογές. (Φωτογραφία 1) Εκεί όπου τα πρώτης γενιάς φωτοβολταϊκά υστερούν, η τεχνολογία thin-film με τα ευέλικτα, ελαφρότερα, μικρότερου πάχους στοιχεία, έρχεται να αντικαταστήσει τα συμβατικά φωτοβολταϊκά, ιδιαίτερα σε στέγες κτιρίων όπου το μεγάλο βάρος των μεμονωμένων φύλλων ή ελασμάτων αποτελεί μέγιστο μειονέκτημα. (Φωτογραφία 2 & 3)

Κίνα και εφαρμογές BIPV
Στην Κίνα, είναι αρκετά διαδεδομένη η χρήση BIPV τεχνολογιών, ιδιαίτερα σε στάδια, ξενοδοχεία, κτίρια αεροδρομίων και σιδηροδρομικών σταθμών, όπου το βασικό υλικό κατασκευής είναι το γυαλί. Αυτά τα μεγάλης κλίμακας κτίρια, χρησιμοποιούν ενσωματωμένα φωτοβολταϊκά σε τεράστιες επιφάνειες προσόψεων, αλλά και σε στέγες. Ο σιδηροδρομικός σταθμός νότια του Πεκίνου και ο σιδηροδρομικός σταθμός στη Σαγκάη είναι δύο από τα μεγαλύτερα κτίρια στα οποία χρησιμοποιήθηκε τεχνολογία φωτοβολταϊκών δεύτερης γενιάς. Τέτοιου μεγέθους κατασκευές απαιτούν τη συνεργασία σχεδιαστών, παραγωγών κατασκευαστικών υλικών και βιομηχανιών φωτοβολταϊκών στοιχείων, για την επίτευξη ενός αποτελέσματος που θα συνδυάζει μεγάλη ενεργειακή απόδοση, συγκριτικά χαμηλό κόστος κατασκευής και φυσικά αρχιτεκτονική αισθητική. (Φωτογραφία 4) Ακόμα, η κυβέρνηση της Κίνας έδωσε μία ωραία λύση για την προώθηση της τεχνολογίας της ενσωμάτωσης των φωτοβολταϊκών στα κτίρια βοηθώντας και την κινεζική αγορά των BIPV να πάρει μία μεγάλη ώθηση. Το 2009, η κυβέρνηση της χώρας ανακοίνωσε ένα πρόγραμμα εγκατάστασης ηλιακής οροφής: σε συνεργασία με μία γνωστή βιομηχανία παραγωγής φωτοβολταϊκών δεύτερης γενιάς, επιδότησε το 70 τοις εκατό κάθε ηλιακής εγκατάστασης σε στέγες κτιρίων. Αυτός ήταν ένας ωραίος τρόπος για τη διάδοση των BIPV και για την ενίσχυση της οικολογίας στη χώρα.

Φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς
Η εξελικτική πορεία της τεχνολογίας των υλικών, είχε ως αποτέλεσμα τη δημιουργία νέων τεχνολογιών και στη βιομηχανία των φωτοβολταϊκών. Η παραγωγή thin-film πλαισίων, κρυσταλλικών κυψελών και στοιχείων με μικρότερο βάρος και ευέλικτη μορφή, πείθει ολοένα και περισσότερο την κατασκευαστική αγορά να προωθήσει την ενσωμάτωση των φωτοβολταϊκών στοιχείων στα κτίρια. Οι δημιουργοί καινοτόμων φωτοβολταϊκών κυττάρων συνεργάζονται με τους προμηθευτές κατασκευαστικών υλικών που χρησιμοποιούνται για το περίβλημα των κτιρίων, προκειμένου να μετατραπούν τα κτίρια σε παραγωγούς ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας. Ενώ η βιομηχανία παραγωγής συμβατικών φωτοβολταϊκών στοιχείων ετοιμάζεται για μία οικονομικά δύσκολη περίοδο και παράλληλα για μειωμένη ζήτηση των προϊόντων της, κάποιες άλλες βιομηχανίες στρέφονται στην ανάπτυξη καινοτόμων φωτοβολταϊκών τεχνολογιών, με την προοπτική να αποδώσουν μεγαλύτερη αξία στα προϊόντα τους και να αυξήσουν την ανταγωνιστικότητά τους. (Φωτογραφία 5) Ο τρόπος παραγωγής των συμβατικών φωτοβολταϊκών πάνελ δεν έχει κανένα κοινό στοιχείο με τη διαδικασία της επεξεργασίας των κατασκευαστικών υλικών ενός κτιρίου. Αντιθέτως, αν εξετάσουμε προσεκτικά πώς δημιουργούνται τα οργανικά και πολυμερή φωτοβολταϊκά (OPV), κοινώς τα φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς, θα βρούμε μερικές ομοιότητες με τη διαδικασία επίστρωσης και επεξεργασίας χάλυβα, υλικού που είναι από τα πιο δημοφιλή στην κατασκευή κτιριακού κελύφους. Τα φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα μηχανικών υλικών. Τα πιο δημοφιλή είναι τα οργανικά φωτοβολταϊκά κύτταρα (OPV), καθώς και τα ηλιακά κύτταρα βαφής (DSC). Αυτά τα τελευταία, βασίζονται σε νανοσωματίδια διοξειδίου του τιτανίου που καλύπτονται με ένα στρώμα μοριακής βαφής η οποία έχει την ιδιότητα να απορροφά το φως. (Φωτογραφία 6) Η διαδικασία παραγωγής φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς δεν απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες, ούτε τους καθαρούς χώρους και τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών πρώτης και δεύτερης γενιάς, (κυψέλες από κρυσταλλικό πυρίτιο και thin-film πλαίσια αντίστοιχα). Αυτό διευρύνει σημαντικά τις δυνατότητες παραγωγής. Κάποιοι κατασκευαστές επικεντρώνονται στην αποτύπωση DSC φωτοβολταϊκών πάνω στο γυαλί, ενώ άλλοι στην ενσωμάτωση OPV σε πλαστικό. Οι τρίτης γενιάς φωτοβολταϊκές ταινίες και επικαλύψεις, λόγω της μεγάλης απορροφητικότητάς τους, μπορούν να κατασκευαστούν σε πολύ μικρό πάχος (σε νανομετρική κλίμακα), πετυχαίνοντας έτσι μεγάλα επίπεδα διαφάνειας. Το γεγονός αυτό καθιστά τα στοιχεία αυτά ιδανικά για ενσωμάτωση σε παράθυρα και τζάμια. Επιπλέον, η χρήση των, χαμηλού κόστους αλλά υψηλής απόδοσης, τεχνικών επίστρωσης και εκτύπωσης, έχουν ως συνέπεια την κατανάλωση λιγότερης ενέργειας κατά τη διάρκεια της κατασκευής των OPV και DSC φωτοβολταϊκών, ενώ οι επενδύσεις κεφαλαίου σε εξοπλισμό είναι χαμηλότερες από εκείνες που απαιτούνται για συσκευές που επεξεργάζονται πυρίτιο, και thin-film τεχνολογίες (φωτοβολταϊκά πρώτης και δεύτερης γενιάς αντίστοιχα). (Φωτογραφία 7-8) Παρ’ όλα αυτά, η σημερινή βιομηχανία έχει αναπτυχθεί κυρίως γύρω από τα συμβατικά φωτοβολταϊκά πρώτης γενιάς, που σήμερα αντιπροσωπεύουν το 80 τοις εκατό της αγοράς. Αυτό σημαίνει ότι, όλες οι εναλλακτικές λύσεις κρίνονται με γνώμονα τις επιδόσεις των φωτοβολταϊκών αυτών. Επίσημες προδιαγραφές για νεότερες και τρίτης γενιάς φωτοβολταϊκές τεχνολογίες δεν υπάρχουν ακόμα, αλλά οι προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί στην αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα των OPV συσκευών.

Ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς (OPV, DSC)
Μάλιστα για να μεγαλώσει η πρόκληση, πολλές τεχνολογίες φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς, αναπτύσσονται με στόχο την εφαρμογή και την ενσωμάτωση των στοιχείων αυτών στο κτιριακό κέλυφος. Στόχος είναι η ώθηση των βιομηχανιών στη δημιουργία κριτηρίων και προτύπων για τις προδιαγραφές και τις αποδόσεις των φωτοβολταϊκών στοιχείων, σε συνάρτηση με τα χαρακτηριστικά των οικοδομικών υλικών στα οποία ενσωματώνονται. Κάτι τέτοιο δίνει προβάδισμα στα φωτοβολταϊκά τρίτης γενιάς, λόγω του μικρού βάρους, της μεγάλης διαφάνειάς τους, της ιδιότητας της υψηλής απορρόφησης του φωτός και τέλος της εξαιρετικής τους απόδοσης σε χαμηλό φωτισμό. Αυτό το τελευταίο χαρακτηριστικό, τα καθιστά κατάλληλα για τοποθέτηση σε πλαϊνές όψεις κτιρίων, όπου το φως είναι ασθενέστερο. Τα πρώτης γενιάς φωτοβολταϊκά πυριτίου, δεν αποδίδουν τόσο σε χαμηλό φωτισμό. Έτσι, σε συνθήκες συννεφιάς και σε όψεις κτιρίων όπου οι ακτίνες του ηλίου δεν σχηματίζουν την επιθυμητή γωνία, τα καινοτόμα OPV κρίνονται καταλληλότερα. (Φωτογραφία 9) Ακόμα, όπως και τα thin-film δεύτερης γενιάς, τα τρίτης γενιάς φωτοβολταϊκά παρουσιάζουν εξαιρετική μηχανική αντοχή, η οποία οδηγεί σε μεγαλύτερες αποδόσεις σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Όλο και περισσότερο οι κατασκευαστές φωτοβολταϊκών τρίτης γενιάς συνεργάζονται με τις βιομηχανίες κατασκευαστικών υλικών, προκειμένου να αποδείξουν πως η χαμηλότερη αποδοτικότητα των εν λόγω στοιχείων στη μετατροπή της ηλιακής ενέργειας, δεν αποτελεί εμπόδιο στην ενσωμάτωσή τους σε ένα κτιριακό κέλυφος. Σύμφωνα με μία σουηδική πιλοτική εφαρμογή DSC φωτοβολταϊκών σε ενότητες γυαλιού, αν κάθε πάνελ έχει απόδοση 5 τοις εκατό, μπορούν να παραχθούν 50 watt ηλεκτρικής ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο. Έτσι ένα τετραγωνικό μέτρο γυάλινης πρόσοψης αρκεί για να τροφοδοτήσει ένα τετραγωνικό μέτρο ενός χώρου γραφείων. Επιπρόσθετα, τα ενσωματωμένα στο κτίριο φωτοβολταϊκά, μειώνουν το συνολικό κόστος κατασκευής ενός κτιρίου, σε σύγκριση με την εκ των υστέρων τοποθέτηση φωτοβολταϊκών πρώτης γενιάς. Πλέον, τα ίδια τα φωτοβολταϊκά στοιχεία αντικαθιστούν τα κατασκευαστικά υλικά μίας πρόσοψης ή μίας οροφής για παράδειγμα. Μία από τις μεγάλες προσδοκίες της βιομηχανίας χάλυβα στην Ευρώπη, είναι να χρησιμοποιήσει OPV ενότητες φωτοβολταϊκών που παράγονται ως ένα πλαστικό film σε ρολό και να τις εφαρμόσει σε κτιριακές προσόψεις από χάλυβα. (Φωτογραφία 10) Τέλος, παρά το ενδιαφέρον που δείχνουν οι τρίτης γενιάς τεχνολογίες φωτοβολταϊκών, για τις BIPV εφαρμογές, η όλη προσπάθεια βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο. Η συμβατική βιομηχανία φωτοβολταϊκών δεν πρόκειται να ανοίξει το δρόμο για την εμπορική χρήση της τρίτης γενιάς φωτοβολταϊκών, αλλά οι διέξοδοι προς την αγορά εξετάζονται όλο και περισσότερο από τους κατασκευαστές των OPV και DSC που συνεργάζονται με τους προμηθευτές εξαρτημάτων για τη βιομηχανία κατασκευών. (Φωτογραφία 11)

 

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΗ