BIPV – Zintegrowane systemy fotowoltaiczne

Ściana, która generuje prąd? Okna, które nie tylko zapewniają odpowiedni poziom światła, ale także ciepło zimą i przyjemny chłód latem? I wreszcie klinkier, który absorbuje energię słoneczną, czy dachówki produkujące prąd? To nie żadne widma przyszłości, to teraźniejszość, w której nowoczesne domy są energooszczędne, a do tego nie tracą na estetyce czy swojej architekturze. Odnawialne źródła energii to temat dobrze znany. Dziś niemal każdy nowy dom posiada albo kolektory słoneczne, albo panele fotowoltaiczne. Nowością jest jednak integrowanie ich z fasadą czy oknami budynku. Warto inwestować w nowe technologie?

Co trzeba wiedzieć o BIPV?

Znane na całym świecie i stosowane często zamiennie ze skrótem GIPV pojęcie Building-Integrated Photovoltaics określa technikę montowania zintegrowanych z budynkiem elementów fotowoltaicznych. Właściwie mogłoby się wydawać, że w panelach fotowoltaicznych, które przecież od kilku lat wykorzystywane są, także w Polsce, na bardzo szeroką skalę, nie ma nic odkrywczego. BIPV jednak nie jest tylko generatorem energii, co ma miejsce w przypadku tradycyjnych paneli fotowoltaicznych czy kolektorów słonecznych, ale jest też elementem budowlanym, a więc trwałą częścią danego budynku. Pomysł wykorzystywania fasady, okien, dachu czy nawet drzwi okazał się tak trafny, że projektowane są moduły PV (fotowoltaiczne), które ze względu na swoją wielkość czy właściwości w pełni mogą zastąpić tradycyjne komponenty budowlane. Jeśli więc zastąpić, to również nie inwestować podwójnie, jak jest w przypadku pojedynczych paneli PV czy kolektorów. Integrowany system oznacza też mniejsze koszty przy budowie, a także krótszy okres zakończenia poszczególnych prac. Większa powierzchnia absorbowania energii oznacza też mniejsze zapotrzebowanie na prąd od zewnętrznego dostawcy.

Fasady z przyszłością

Znowelizowana dyrektywa unijna 2010/31/UE, zgodnie z którą każdy wybudowany po 2020 roku budynek musi odznaczać się zerowym zapotrzebowaniem na energię właściwie współgra z nowoczesnymi technologiami, stosowanymi szeroko w budownictwie. Współcześnie bowiem nie musimy ograniczać się do montowanych na dachu kolektorów słonecznych czy paneli PV. Te bowiem, choć zdecydowanie spełniały swój cel niższego zapotrzebowania na energię od zewnętrznych dostawców czy pozyskiwania użytkowej wody ciepłej tańszym kosztem, to wizualnie i architektonicznie pozostawiały wiele do życzenia. Zintegrowane z budynkiem, cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne, oferują więcej możliwości zarówno pod względem pozyskiwania darmowej energii, jak i rozwiązań konstrukcyjnych czy architektonicznych. Co ciekawe dzięki takiemu rozwiązaniu zapewniamy sobie nie tylko wydajną termoizolację, ale również system ochrony przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym, ogrzewanie i chłodzenie pomieszczeń, a do tego wysokosprawną wentylację z systemem rekuperacji. Takie konstrukcje fasadowe zapewnią nam wskaźnik efektywności energetycznej (EP) na poziomie EP ≤ 40 kWh/m², a więc już dziś zgodnym z wymogami, obowiązującymi na lata 2019 – 2021. Stosowanie zintegrowanych z budynkiem paneli fotowoltaicznych nie ogranicza w żaden sposób właścicieli przyszłych nowych budynków w wyborze rodzaju elewacji. Systemy te można bowiem dopasować zarówno do szkła, klinkieru, tynku czy kamienia naturalnego. Jeśli więc stawiamy na funkcjonalność, nie musimy rezygnować z modnego czy ponadczasowego designu. Odznaczająca się więc również ciekawym stylem powłoka budynku będzie odgrywać rolę samodzielnego generatora, który przetworzy ze światła dziennego wystarczającą, w codziennym użytkowaniu, ilość energii elektrycznej.

Panele cienkowarstwowe – dobry efekt, jeszcze lepsza cena

Połyskujące w czarnym czy ciemnobrązowym kolorze fasady wielkich biurowców, hangarów, hal czy obiektów sportowych są idealnym sposobem, by przy niskiej inwestycji pozyskać wysoki efekt generowania prądu elektrycznego. Cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne stanowią dziś 14% całego rynku i są z roku na rok coraz bardziej popularne. Sukces cienkowarstwowych paneli oparty jest na ich lekkiej konstrukcji i wykorzystaniu taniego materiału na podłoże. Ogniwa te bowiem składają się z cienkich warstw o maksymalnej grubości 4 mikrometrów, osadzanych na szkle, metalu albo polimerze. Dzięki takiemu połączeniu nie potrzebują one aż tyle materiału półprzewodnikowego, co panele krystaliczne, do absorpcji i konwersji na energię elektryczną tej samej ilości światła słonecznego. Tak cienkie folie są więc elastycznym i lekkim w konstrukcji komponentem, a więc idealnym do integrowania z fasadą, nawet bardzo wysokich budynków. Zaletą takich ogniw jest też ich matowa czarna, antyrefleksyjna o niemal zerowym poziomie odblasku powłoka, co jest pożądane zwłaszcza przy wieżowcach, hangarach czy ekranach akustycznych. Cienkowarstwowe ogniwa dostarczają również więcej przestrzeni i możliwości do ciekawych i nowoczesnych projektów architektonicznych. Jeśli więc budynek nie traci na zewnętrznej wizualizacji, inwestycja nie obciąża zbyt kieszeni jego właściciela, a do tego energię można pozyskiwać efektywnie nawet w dni, kiedy natężenie promieni słonecznych jest mniejsze, to zdecydowanie nie należy się dziwić, że ta druga generacja paneli fotowoltaicznych skutecznie wypiera pierwszą, czyli tradycyjne ogniwa krzemowe.

Nowoczesne technologie, ale i nowoczesny design

Stosowanie odnawialnych źródeł energii wcale nie wymusza już kompromisowego oszpecania budynku czarnymi, niebieskimi albo szarymi modułami, ponuro dosztukowanymi do dachu czy zewnętrznej ściany budynku. Panele fotowoltaiczne SIS (półprzewodnik – izolator — półprzewodnik) produkowane są bowiem w bardzo szerokiej gamie kolorów, dzięki czemu można zaprojektować budynek zgodnie ze swoją wizją czy bardzo nowoczesnym designem. To bardzo dobre rozwiązanie, bo przecież przy projektowaniu hangaru lotniczego, hali sportowej czy eleganckiego biurowca, uzyskanie niebanalnej i ciekawej dla oka formy, jest także ważnym celem każdego inwestora. To, że fasada, dach czy inne elementy budynku są też generatorem prądu elektrycznego, można więc schować pod ciekawą formą i barwą paneli fotowoltaicznych SIS. Wszystko za sprawą tak zwanych cienkich wafli krzemowych, dzięki którym można uzyskać absorpcję światła dziennego, nawet przy zabarwieniu paneli fotowoltaicznych. Stawiając jednak na nowoczesny design, trzeba wciąż pamiętać o niezmiennych prawach fizyki, bo choć paleta barw jest szeroka, to warto mieć na uwadze, że mieszanki koloru niebieskiego, czerwonego czy zielonego mogą obniżyć efektywność pozyskiwania prądu, nawet przy bardzo dużej intensywności światła dziennego. Dzięki najnowszym technologiom wykorzystywania laserowej technologii optycznego lutowania elementów SIS można tworzyć nawet bardzo duże jednolite moduły fotowoltaiczne. Przykładem tego są wielkie bilbordy, które oprócz przekazu reklamowego spełniają też funkcję generatora energii elektrycznej. Jest to możliwe, ponieważ istnieje metoda wielobarwnego nadruku atramentowego na waflach krzemowych. To również stwarza całkiem nowe możliwości dla przedsiębiorców czy właścicieli biurowców. Na fotowoltaicznej przedniej ścianie budynku z powodzeniem można wkomponować logo, nazwę czy motto swojej firmy. Solarowe fasady idealnie więc dopasujemy do projektu budynku, zachowując właściwe odstępy np. między otworami okiennymi i za pomocą metody sitodruku umieszczając na wielkich przestrzeniach logo firmy czy nawet wielkopowierzchniowe zdjęcia.

BIPV – nowy wymiar architektury

Choć rynek zintegrowanych modułów fotowoltaicznych rozwija się powoli, to wciąż z roku na rok ma coraz lepsze notowania. Dzieje się tak nie tylko dlatego, że w porównaniu jeszcze z rokiem 2012 czy 2013 koszty montowania tych modułów spadły o jakieś 10%, ale też dlatego, że elementy fotowoltaiczne można rewelacyjnie integrować z budynkiem, nadając mu niepowtarzalny, elegancki i nowoczesny design. Szklane dachy, absorbujące energię ze słońca balustrady balkonowe czy połączone z oświetleniem LED kolorowe, a czasem nawet awangardowe fasady budynków pozwalają zachować właściwą estetykę i oryginalność. Także dla prywatnych inwestorów jednorodzinnych domów integrowane moduły fotowoltaiczne są bardzo dobrym rozwiązaniem, ponieważ nie tylko ograniczą koszty dodatkowego instalowania oddzielnych kolektorów słonecznych, ale także pozwalają pozyskać więcej energii. Przyglądając się nowoczesnej architekturze, tworzonych ze zintegrowanych modułów fotowoltaicznych stacji paliw, przedsiębiorstw, biurowców czy domów mieszkalnych można nawet pokusić się o stwierdzenie, że przestaje być to już jakimś wielkim wyzwaniem, a staje się pewnym uzupełnieniem nowoczesnej architektury. Jak łączyć pozyskiwanie energii z efektem przyjemnej, eleganckiej czy nowoczesnej bryły budynku?

– Szklane dachy – jakkolwiek ważny jest styl i wygląd budynku, tak zawsze priorytetem będą funkcjonalne rozwiązania. Dlatego szklany dach jest często kością niezgody. Z jednej strony wpływa na bardzo elegancki design budynku i wprowadza więcej światła dziennego, co może być pożądane zwłaszcza w przypadku wielkich biurowców czy budynków użyteczności publicznej. Z drugiej strony zbytnie nagrzewanie się dachu podwyższa automatycznie temperaturę w pomieszczeniach, co skutkuje koniecznością włączania klimatyzacji. Dostarczanie przyjemnego cienia przez wbudowane w szklany dach panele fotowoltaiczne niweluje ten problem, a przy okazji pozwala w dużym stopniu produkować na własne potrzeby energię elektryczną.
– BIPV zamiast dachówek – z takiego rozwiązania coraz częściej korzystają właściciele domów jednorodzinnych. Integracja modułów z dachem pozwala bowiem zaoszczędzić na materiałach budowlanych i na montażu kolektorów słonecznych, który w całym przedsięwzięciu jest bardzo drogą inwestycją. Umieszczenie większych modułów fotowoltaicznych pozwala także na zaopatrzenie domowników nie tylko w tańszą ciepłą wodę użytkową, ale również na oszczędzanie na rachunkach za oświetlenie czy używanie sprzętu gospodarstwa domowego. Coraz częściej moduły integrowane są z dachem tarasu. Szkło jest lepszym rozwiązaniem niż markizy, ponieważ nie zabiera światła w ciągu dnia i chroni przed nadmiernymi opadami deszczu. Z drugiej strony wadą szklanych dachów jest ich nadmierne nagrzewanie się i brak osłony przed słońcem w gorące, upalne dni. Dlatego wykonane z laminowanego szkła dachy wciąż spełniają swe funkcje, dając jednocześnie odpowiednie zacienienie latem i w ekologiczny sposób pozyskując energię elektryczną. A może dachówki generujące prąd? Choć rozwiązanie to należy do przyszłości, to eksperci firmy Tessla pracują i nad takim rozwiązaniem.
– Odważnie z wodą albo z oświetleniem LED – coraz częściej architekci stawiają na odważne rozwiązania, dzięki którym moduły można łączyć z wodą czy oświetleniem LED. Kolorowe neony nie tylko zdobią fasady wieżowców czy biurowców, ale przykuwają uwagę na pasażach i deptakach. Kolorowa mozaika przyciąga wzrok, poprawia estetykę danego miejsca i nie zabiera przestrzeni na szare i nieco nudne kolektory słoneczne.