linkedin
elementy zacieniające
elewacje perforowane
fotowoltaika zintegrowana
fotowoltaika
skanowanie budynków 3d

Fotowoltaika

System fotowoltaiczny BIPV RECONAL


fotowoltaika zintegrowana z budynkiem

Aktualna sytuacja systemów fotowoltaicznych na świecie

Instalacje fotowoltaiczne stają się dziś alternatywą dla tradycyjnych źródeł energii (tj. gaz, węgiel, ropa) i są dobrym uzupełnieniem zaopatrzenia w energię dla gospodarstw domowych i firm.  Od paru lat systemy fotowoltaiczne są najczęściej przyłączanym typem instalacji wytwarzania energii elektrycznej na świecie. Dla przykładu w 2012 roku w sektorze fotowoltaiki 16,5 GW, farm wiatrowych 11,9GW oraz gazu 10,5 GW. A najwięcej wyłączonych instalacji jest takich, których źródłem jest gaz, węgiel oraz ropa. Na taką sytuację składa się wiele czynników, między innymi cena pojedynczego modułu fotowoltaicznego, która w ostatnich 5 lat spadła o 80 %, oraz inwestycje w inteligentne sieci energetyczne.

Jeszcze 10 lat temu rozwiązania fotowoltaiczne były bardzo drogie i bez dopłat ze strony Państw nie byłyby opłacalne (taryfy FIT (ang. feed-in-tariff) w Niemczech, czy we Włoszech). W ostatnich latach doszło jednak do dynamicznego rozwoju tego przemysłu. Z 2,289 MW w 2005 roku ilość zainstalowanej mocy skoczyła do 70,043 MW w 2013 roku, co daje przyrost 30-krotny w ciągu 7 lat.

wzrost_fotowoltaiki_2000-2012

Wzrost instalowanych systemów fotowoltaicznych na przestrzeni 2000-2012

Z wykresu można zaobserwować, że przyrost mocy jest prawie wykładniczy i obecny nie tylko w krajach południowych ale u naszych sąsiadów, Niemcy i Czechy, gdzie występują podobne warunki atmosferyczne jak w Polsce.

 

naslonecznienie_Polska

Nasłonecznienie w Polsce źródło:SOLARGIS

BUDOWNICTWO ZINTEGROWANE Z FOTOWOLTAIKĄ BIPV

Budynki zintegrowane z fotowoltaiką są nowym wyzwanie dla budownictwa, jego uzupełnieniem.  Co kryje się pod skrótem BIPV ?

BIPV (ang. Building Integrated PhotoVoltaic) to zastąpienie tradycyjnych materiałów tj. szkła, okładzin elewacyjnych przez szyby fotowoltaiczne. Moduły fotowoltaiczne mogą pełnić ponadto :

  • Funkcje estetyczne (element architektury)
  • Funkcje izolacji termicznej
  • Funkcje izolacyjności akustycznej
  • Generacji energii elektrycznej ze słońca

Możliwości zastosowania fotowoltaiki w budownictwie jest dużo, m.in. :

  1. Fotowoltaiczne fasady słupowo – ryglowe
  2. Fotowoltaiczne fasady wentylowane
  3. Fotowoltaiczne świetliki, przedsionki, wiatrołapy
  4. Fotowoltaiczne ścianki, przegrody wewnętrzne
  5. Fotowoltaiczne podłogi
  6. Mała architektura

„Architekci powinni odkryć moduł fotowoltaiczny jako użytkowy element architektury.”
Dr Patrick Hofer

Mozliwosci_integracji_fotowoltaiki

Możliwosci integracji fotowoltaiki

TYPY OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH

Do systemów fotowoltaicznych BIPV mogą być użyte różne technologie. Mogą to być moduły oparte na mono jak i poli-kryształach, moduły oparte na technologii cienkowarstwowej (ang. thin films) oraz moduły organiczne zbudowane z perowskitów i DSSC. Klienci mają duży wybór wśród niezliczonych ilości kombinacji, na przykład w odniesieniu do rodzaju ogniw, ich wielkość, rodzaju szkła, przezierności i sztywności.  Poniżej zaprezentowana jest grafika prezentująca sprawności poszczególnych typów ogniw fotowoltaicznych.

wydajnoscPV

Wydajność ogniw fotowoltaicznych

 

TECHNOLOGIA KRYSTALICZNA

OGNIWA MONOKRYSTALICZNE

Wykonane są z monolitycznego kryształu krzemu. Maja kształt kwadratu z poobcinanymi wierzchołkami i ciemny kolor. Ich sprawność jest największa spośród wszystkich ogniw krzemowych i wynosi ok. 21 % w warunkach laboratoryjnych. Moduły z ogniwami monokrystalicznymi  produkowane na skalę masową mają sprawności około 18 %.

OGNIWA POLIKRYSTALICZNE

Wykonane są z dużych prostopadłościennych bloków krzemu, wytwarzane są w specjalnych piecach, które powoli oziębiają roztopiony krzem, aby zainicjować wzrost polikryształu o dużych ziarnach. Najczęściej ogniwa mają niebieski kolor i osiągają sprawność 17 % w warunkach laboratoryjnych. Sprawność panelu polikrystalicznego kształtuje się na poziomie 14 %.

TECHNOLOGIA CIENKOWARSTWOWA

Na klasycznym dachu używane są przeważnie moduły krystaliczne moduły, w przypadku fasad najlepiej sprawdzają się moduły w technologii cienkowarstwowej. Jest to po części ze względu na ich relatywnie wysoką wydajności w słabym świetle, mogą dostarczać wystarczającą ilość energii nawet w niekorzystnie zorientowanych elewacjach. Ponadto oferują one bardziej spójny wyglądu.

OGNIWA CIGS

CIGS jest jedną z trzech głównych tehchnologii cienkowarstwowych w fotowoltaice. Efektywność takiego modułu sięga 15 %. Dzięki zastosowaniu czterech pierwiastków ogniwo może absorbować większy zakres promieniowania słonecznego zarówno bezpośredniego, odbitego jak i rozproszonego.

KRZEM AMORFICZNY

Typ baterii słonecznych charakteryzujący się najniższą sprawnością wynoszącą zazwyczaj 6-8% jak i najniższą ceną za wat mocy pośród technologii  krzemowych. Stosuje się go do przeszkleń budynków zarówno na fasadach, ślusarce okienno-drzwiowej jak i na świetlikach przeziernych czy przegrodach wewnętrznych budynku.

OGNIWA z TELLURKU KADMU CdTe

Ogniwa CdTe wykonywane są podobnie jak ogniwa z krzemu amorficznego przez napylenie cienkiej warstwy  (kilkaset mikrometrów) półprzewodnika na szkle lub innym podłożu. Ogniwa CdTe mają przeważnie barwę czarną, osiągają sprawność na poziomie 13 %, a panel ma ok. 11 %.

MODUŁY FOTOWOLTAICZNE III GENERACJI

DSSC ang.Dye Sensitive Solar Cell

DSSC są to ogniwa barwnikowe. Efektywność takiego modułu sięga 6 % w laboratorium ok. 14 %. Ich działanie oparte jest na zasadzie sztucznej fotosyntezy. Mogą absorbować większy zakres promieniowania słonecznego zarówno bezpośredniego, odbitego jak i rozproszonego.

PEROWSKITY

Polska naukowiec Olga Malinkiewicz opracowała metodę produkcji ogniw fotowoltaicznych na bazie perowskitów. Możliwości wykorzystania ogniw PV z perowskitami są niemal nieograniczone. W przyszłości można by m.in. pokrywać nimi powierzchnie domów, ubrań czy urządzeń elektronicznych, które ładowałyby się dzięki energii słonecznej. Z perowskitów można  tworzyć nawet półprzezroczyste warstwy. Prawdopodobne jest, że zastąpią krzem w ogniwach PV.

PRZEZIERNOŚĆ SZYB FOTOWOLTAICZNYCH

Przejrzystość modułów fotowoltaicznych pełni duża rolę. Architekci mogą rozszerzyć zakres konstrukcji budowlanych o przezierne systemy solarne, które pozwalają uzyskać jasne i atrakcyjne wnętrza. Przezierność szyb fotowoltaicznych z krystalicznych ogniw uzyskuje się przez zmianę odstępów między ogniwami lub przez perforacje ogniw. Na przykład, moduł monokrystaliczny z 3 mm odstępami pomiędzy ogniwami uzyskuje 16% przezroczystości i moc 165,8 W/m2, z odległościami 5 cm w module można osiągnąć przejrzystość do 46%, ale wydajność wynosi tylko wydajność 66,4 W/m2.
W przypadku cienkowarstwowych ogniw, które mają 10% lub 20% przejrzystości, przepuszczalność światła ustawiana jest podczas produkcji modułu przez prowadnice za pomocą lasera.

Przeziernosc_transparency

Przezierność paneli fotowoltaicznych

 

KOLOROWA FOTOWOLTAIKA

Architekci oprócz przezierności mogą także projektować różne kolory modułów. Kolor ogniwa fotowoltaicznych może być użyty na trzy sposoby. Najprostszy to wybranie technologii ogniw mających określony kolor. Ogniwa monokrystaliczne są czarne z natury, natomiast ogniwa amorficzne są błyszcząco fioletowe. Kolejną możliwością do zmiany koloru jest zmiana grubości ochrony antyrefleksyjnej. W ten sposób możliwe jest otrzymanie modułu krystalicznego w innych niż niebieski, kolorach, które z punktu widzenia wydajności (> 17%), są takie same.
Jeśli wybiorą Państwo ogniwa o kolorze szmaragdu wtedy wydajność ogniwa spada do ok. 15,8%.  Jeśli chcą Państwo inne kolory to trzeba wtedy zmienić folię PVB, ale spada wtedy wydajność ogniw i tak brąz (15,1%), złoto (14,1%) i srebrny (13,0%).
Znacznie bardziej intensywne efekty kolorystyczne mogą być osiągnięte przez kolorowe szkło, folie lub nadruk na ogniwie, które stosowane są we wnętrzach budynku tak, aby nie zmniejszyć światła padającego na ogniwa.

polikrystaliczne

Kolorowa fotowoltaika

Modułowa konstrukcja szkła fotowoltaicznego

W zależności od potrzeb klienta, stosowane są różne kombinacje szkła w systemach fotowoltaicznych.
Dla zimnych fasad lub świetlików używane są moduły ze szkła laminowanego.  Do ciepłych fasad lub daszków stosowane są szyby bezpieczne laminowane (VSG).
Dobre właściwości termoizolacyjne odgrywają coraz ważniejszą rolę;  2-taflę szkła wypełnione gazem obojętnym dają współczynnik U na poziomie od 1,1 W / (m2 K), przy 3 szybach można osiągnąć wartość U, już od 0,5 W / (m2 K).

Więcej niż uzysk energii elektrycznej

Architektura przyszłości to musi coś więcej niż wytwarzanie energii elektrycznej. Inne kwestie jak odzysk ciepła, klimatyzacja, muszą także być zintegrowane.  Adaptacyjna osłona budynku powinna dostosowywać się do zmian środowiska na zewnątrz, tj. pory dnia i roku, zmian pogodowe zachowując optymalne warunki wewnątrz pomieszczenia.

REGULACJE PRAWNE

W przyszłości tego typu rozwiązania będą stosowane w budownictwie. W maju 2010 roku Komisja Europejska przyjęła tzw. przekształconą Dyrektywę 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, która stawia zdecydowanie wyższe wymagania budynkom. Z końcem 2020 roku wszystkie nowe oraz istniejące, poddawane większej renowacji, budynki (budynki użyteczności publicznej już od 2018 roku) będą się charakteryzowały niemal zerowym zużyciem energii.

USŁUGI FOTOWOLTAICZNE

Firma RECONAL jest firmą działająca w na rynku polskim od 1993 roku. Oferta obejmuje projektowanie, doradztwo, produkcję i realizację inwestycji budowlanych w zakresie konstrukcji aluminiowo – szklanych, tj. fasad wentylowanych, świetlików. W zakresie fotowoltaiki usługi obejmują :

  1. Przeprowadzenie studium wykonywalności projektu budynku z użyciem fotowoltaiki
  2. Analizę danych środowiskowych, tj. położenia geograficznego, orientacji budynku itp.
  3. Analizę zacienienia  przez sąsiadujące obiekty
  4. Analizę natężenia promieniowania, sumaryczną ilość godzin solarnych
  5. Wizualizacji  obiektów zintegrowanych z PV
  6. Zaproponowania koncepcji integracji BIPV

Projekty instalacji fotowoltaicznych wykonuje bazując na oprogramowaniu CAD z rozszerzeniem, pozwalającym na projektowanie i  symulację systemów fotowoltaicznych na budynkach. Wynikiem symulacji jest raport zawierający informację na temat nasłonecznienia w  podanej lokalizacji, wizualizacja instalacji fotowoltaicznej, analiza zacienienia instalacji przez sąsiadujące budynki w różnych porach roku oraz roczne uzyski energetyczne potrzebne do policzenia opłacalności inwestycji.

Oferujemy również kompleksowe wykonanie i montaż instalacji fotowoltaicznych wolnostojących na gruncie oraz na dachowych dla osób prywatnych jak też przedsiębiorstw i instytucji publicznych.

Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem

Jeśli są Państwo zainteresowani naszą ofertą, proszę o kontakt z Pawłem Bytnarem, tel. + 48 17 863 65 45, e-mail:solar@reconal.pl