BIPV: چیزی فراتر از ماژول‌های خورشیدی

سیستم‌های فتوولتائیک یکپارچه با ساختمان به عنوان مکانی توصیف شده‌اند که در آن محصولات فتوولتائیک غیررقابتی سعی در ورود به بازار دارند. اما بیورن رائو، مدیر فنی و معاون مدیر PVcomB در می‌گوید: «این ممکن است منصفانه نباشد.»

مرکز هلمهولتز در برلین، که معتقد است حلقه مفقوده در استقرار BIPV در تقاطع جامعه ساختمان‌سازی، صنعت ساخت‌وساز و تولیدکنندگان PV قرار دارد.

از مجله پی وی

رشد سریع پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک در طول دهه گذشته به بازار جهانی حدود ۱۰۰ گیگاوات در سال رسیده است، به این معنی که سالانه حدود ۳۵۰ تا ۴۰۰ میلیون ماژول خورشیدی تولید و فروخته می‌شود. با این حال، ادغام آنها در ساختمان‌ها هنوز یک بازار خاص است. طبق گزارش اخیر پروژه تحقیقاتی EU Horizon 2020 PVSITES، تنها حدود ۲ درصد از ظرفیت نصب شده پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک در سال ۲۰۱۶ در پوسته ساختمان‌ها ادغام شده است. این رقم ناچیز به ویژه با توجه به اینکه بیش از ۷۰ درصد انرژی مصرف می‌شود، قابل توجه است. تمام CO2 تولید شده در سراسر جهان در شهرها مصرف می‌شود و تقریباً ۴۰ تا ۵۰ درصد از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای از مناطق شهری ناشی می‌شود.

برای مقابله با این چالش گازهای گلخانه‌ای و ترویج تولید برق در محل، پارلمان و شورای اروپا دستورالعمل ۲۰۱۰/۳۱ / EU در مورد عملکرد انرژی ساختمان‌ها را که با عنوان «ساختمان‌های با مصرف انرژی نزدیک به صفر (NZEB)» شناخته می‌شود، معرفی کردند. این دستورالعمل برای تمام ساختمان‌های جدیدی که قرار است پس از سال ۲۰۲۱ ساخته شوند، اعمال می‌شود. برای ساختمان‌های جدیدی که قرار است محل استقرار مؤسسات عمومی باشند، این دستورالعمل از ابتدای امسال لازم‌الاجرا شده است.

هیچ اقدام خاصی برای دستیابی به وضعیت NZEB مشخص نشده است. مالکان ساختمان می‌توانند جنبه‌های بهره‌وری انرژی مانند عایق‌بندی، بازیابی گرما و مفاهیم صرفه‌جویی در مصرف برق را در نظر بگیرند. با این حال، از آنجایی که تعادل کلی انرژی یک ساختمان هدف نظارتی است، تولید انرژی الکتریکی فعال در داخل یا اطراف ساختمان برای رعایت استانداردهای NZEB ضروری است.

پتانسیل‌ها و چالش‌ها

شکی نیست که پیاده‌سازی PV نقش مهمی در طراحی ساختمان‌های آینده یا مقاوم‌سازی زیرساخت‌های ساختمانی موجود خواهد داشت. استاندارد NZEB نیروی محرکه‌ای در دستیابی به این هدف خواهد بود، اما نه به تنهایی. فتوولتائیک‌های یکپارچه با ساختمان (BIPV) می‌توانند برای فعال کردن مناطق یا سطوح موجود برای تولید برق استفاده شوند. بنابراین، برای آوردن PV بیشتر به مناطق شهری نیازی به فضای اضافی نیست. پتانسیل تولید برق پاک توسط PV یکپارچه بسیار زیاد است. همانطور که موسسه بکرل در سال ۲۰۱۶ دریافت، سهم بالقوه تولید BIPV در کل تقاضای برق در آلمان بیش از ۳۰ درصد و برای کشورهای جنوبی‌تر (مانند ایتالیا) حتی حدود ۴۰ درصد است.

اما چرا راهکارهای BIPV هنوز نقش حاشیه‌ای در تجارت انرژی خورشیدی دارند؟ چرا تاکنون به ندرت در پروژه‌های ساختمانی مورد توجه قرار گرفته‌اند؟

برای پاسخ به این سؤالات، مرکز تحقیقات هلمهولتز-زنتروم آلمان در برلین (HZB) سال گذشته با برگزاری یک کارگاه آموزشی و ارتباط با ذینفعان از همه حوزه‌های BIPV، تجزیه و تحلیل تقاضا را انجام داد. نتایج نشان داد که به خودی خود کمبود فناوری وجود ندارد.

در کارگاه HZB، بسیاری از افراد شاغل در صنعت ساخت و ساز که در حال اجرای پروژه‌های جدید ساختمانی یا نوسازی هستند، اذعان کردند که در مورد پتانسیل BIPV و فناوری‌های پشتیبانی آن، شکاف‌های دانشی وجود دارد. اکثر معماران، برنامه‌ریزان و مالکان ساختمان، اطلاعات کافی برای ادغام فناوری PV در پروژه‌های خود ندارند. در نتیجه، ملاحظات زیادی در مورد BIPV وجود دارد، مانند طراحی جذاب، هزینه بالا و پیچیدگی‌های بازدارنده. برای غلبه بر این تصورات غلط آشکار، نیازهای معماران و مالکان ساختمان باید در اولویت قرار گیرد و درک چگونگی نگاه این ذینفعان به BIPV باید در اولویت باشد.

تغییر طرز فکر

سیستم‌های خورشیدی دوجداره (BIPV) از بسیاری جهات با سیستم‌های خورشیدی پشت بامی مرسوم که نه به تطبیق‌پذیری نیاز دارند و نه به جنبه‌های زیبایی‌شناختی توجه می‌کنند، متفاوت است. اگر محصولات برای ادغام در عناصر ساختمان توسعه داده شوند، تولیدکنندگان باید در مورد آنها تجدید نظر کنند. معماران، سازندگان و ساکنان ساختمان در ابتدا انتظار عملکرد مرسوم را در پوسته ساختمان دارند. از دیدگاه آنها، تولید برق یک ویژگی اضافی است. علاوه بر این، توسعه‌دهندگان عناصر چندمنظوره BIPV باید جنبه‌های زیر را در نظر می‌گرفتند.

- توسعه راه‌حل‌های سفارشی مقرون‌به‌صرفه برای عناصر ساختمانی فعال خورشیدی با اندازه، شکل، رنگ و شفافیت متغیر.

- تدوین استانداردها و قیمت‌های جذاب (به‌طور ایده‌آل برای ابزارهای برنامه‌ریزی جاافتاده، مانند مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM).

- ادغام عناصر فتوولتائیک در عناصر نمای جدید از طریق ترکیبی از مصالح ساختمانی و عناصر تولید انرژی.

- مقاومت بالا در برابر سایه‌های موقت (موضعی).

- پایداری طولانی مدت و تخریب پایداری طولانی مدت و توان خروجی، و همچنین پایداری طولانی مدت و تخریب ظاهر (مثلاً پایداری رنگ).

- توسعه مفاهیم نظارت و نگهداری برای انطباق با شرایط خاص سایت (در نظر گرفتن ارتفاع نصب، جایگزینی ماژول‌ها یا عناصر نمای معیوب).

- و رعایت الزامات قانونی مانند ایمنی (از جمله حفاظت در برابر آتش)، ضوابط ساختمانی، ضوابط انرژی و غیره.