728
Панелі сонячних батарей BAPV та BIPV: Що таке різниця?
Основна функція фотоелектричних модулів (або PV-модулей) полягає в перетворенні сонячних променів в електричний струм. При виході фотоелектричної модуля створюється прямий струм, який можна використовувати як безпосередньо, так і зберігати в акумуляторах для подальшого використання.
У 70-80-ті рр. ХХ ст. ідея народилася для перетворення будівель і містобудівних споруд енергоспоживаннями в енергогенеруючі електростанції шляхом встановлення фотоелектричних модулів або, просто, сонячних панелей на них. Зараз важко сказати, що вперше запропонував цю ідею, але, можливо, найбільшу роль у її популяризації, грали швейцарський інженер Markus G. Real. У 1986 році на амбітний проект для установки 1 МВт сонячних батарей. Він назвав 333 Цюрих-домовласників і запровадив їх для установки сонячних панелей на дахах. Так народилася ідея децентралізованого покоління та зберігання електроенергії, тобто, власне, що тепер зазвичай називають «розумною сіллю» (Smart Grid).
, Україна
Практично одночасно, було необхідно виготовити різні варіанти інтеграції фотоелектричних модулів в будівництво будівлі, так як дискусії про те, що порушує естетику та архітектурну цілісність будівель стала новою перешкодою для популяризації цієї ідеї.
Так, поряд з звичайною установкою фотоелектричних модулів для призначення генерації електроенергії з'явилися дві нові концепції в архітектурі, що описують два основні підходи в інтеграції сонячних панелей в будівництво будівель:
BAPV (Будівництво прикладної фотоелектрики) - додавання фотоелектричних модулів на вершині огороджувальних конструкцій будівлі (фасад або дах)
BIPV (Розбудова інтегрованих фотоелектриків) Заміна частини (або повністю) будівельних конструкцій з фотоелектричними модулями, спеціально створеними для цього проекту.
Цікаво відзначити, що крім перерахованих вище недоліків аббревіатури БАПВ, в літературі є інші варіанти:
"Обладнання фотоелектрики" «Фотоелектричні модулі, адаптовані до будівлі»
«Будівництво приєднаних фотоелектриків» «Фотоелектричні модулі, прикріплені до будівлі»
Що, не змінить акронім або значення. В цілому, настій і невизначеність умов в літературі на інтегрованих фотоелектричних модулях тепер досить поширена. Ми можемо сказати, що стабільна термінологія ще не розвивалася в цьому, тільки надходить, розділ архітектури. У російськомовній літературі термінологія не систематизована у всіх випадках її практичної відсутності на цій темі.
У статті автор прагнув уточнити термінологію. В резюме фотоелектричні модулі можна просто встановити на зовнішній вигляд будівлі (див. Рис. 1), або можна інтегрувати в архітектурну концепцію (рис. 2).
Інтеграція фотоелектричних модулів можна досягти за двома різними способами: BAPV і BIPV. У цій статті ми розглянемо лише фотоелектричні модулі, інтегровані в архітектурну архітектуру будівлі.
Малюнок 1: Сонячні панелі, встановлені на даху будівлі, але не інтегровані в архітектуру (BAPV)
р.
Малкa 2: Фотоелектричні модулі органічно інтегровані в будівельну архітектуру (BIPV)
Як правило, в разі монтажу фотоелектричних модулів на вершині існуючої покрівлі (рис. 1), використовуються стандартні модулі з відповідними кріпленнями, при цьому в разі інтеграції, на панелі і кріплення можуть бути встановлені певні конструкції та технічні обмеження. Розробка різних типів кріплень для інтеграції сонячних панелей стала окремою галуззю і щорічно виробники пропонують нам більше і більше нових монтажних систем для різних типів фасадів і дахів.
модулі BAPV зазвичай не мають особливих вимог, крім естетичної привабливості, оскільки вони не виконують ніяких додаткових функцій, а їх основне завдання є ефективним перетворення сонячної енергії в електроенергію. У разі BIPV фотоелектричні модулі замінюють частину зовнішньої оболонки будівлі і повинні мати всі функції замінної конструкції. Таким чином, це очевидно, що модулі BIPV повинні відповідати значно більшій кількості вимог.
Європейський комітет електротехнічної стандартизації (CENELEC), відповідальний за європейські стандарти в галузі електротехніки, запустив проект для розробки єдиного стандарту для фотоелектричних модулів BIPV та BAPV (prEN 50583 Фотоелектрика в будівлях). Недолік цього стандарту тепер є однією з причин детермінації розвитку галузі BIPV, оскільки всі модулі BIPV тестуються для дотримання декількох стандартів одночасно. Ще один детерент, звичайно, трохи вище ціни на модулі BIPV порівняно з традиційними фотоелектричними модулями.
По суті, два з цих причин призвели до банкрутства низки BIPVs – орієнтованих виробників фотоелектричних модулів. При їх банкрутства деякі з своїх модулів зникли з ринку. Наприклад, гнучкі тонкопрофільні модулі, які мали високі очікування для їх використання в архітектурних проектах з використанням фотоелектриків, в даний час практично не продукуються.
Завдання 41 Solar Energy & Архітектура від Міжнародного енергетичного агентства з питань сонячного опалення та охолодження (IEA SHC) бере активну участь у розробці європейського стандарту prEN50583. Завдання 41 запропонував наступні категорії фотоелектричної інтеграції модуля в архітектуру (both BIPV і BAPV):
1. додавання фотоелектричних модулів;
2. додавання модулів з подвійною функцією;
3. структура вільного стоячого стоку;
4 частини поверхні огороджувальних конструкцій;
5. Умань повноцінний фасад будівлі;
6. форма будівлі оптимізована для максимальної кількості сонячної енергії;
7. інші (до 1-6).
Як ми вже відзначили, у випадку BAPV, фотоелектричні модулі зазвичай розглядаються як додаткові пристрої, додані в будівельну оболонку, навіть якщо вони органічно включені в архітектурну концепцію. У випадку BIPV фотоелектричні модулі є як складовими будівельних матеріалів, так і невід'ємною частиною будівництва будівлі, так і, одночасно, частиною загального архітектурного образу будівлі. У деяких проектах вже реалізовані за допомогою модулів BIPV розглядаються інноваційні. Іншими словами, BIPV є інноваційною галуззю будівельної галузі і вимагає спільної творчої роботи архітекторів, дизайнерів, дизайнерів, інженерів і виробників фотоелектричних модулів.
Результатом такої співпраці є не тільки оптимальна колекція сонячної енергії, а й досягнення необхідних фізико-технічних характеристик огороджувальних конструкцій з вбудованими фотоелектричними модулями: теплопровідність, шумоізоляція, гідроізоляція, механічна міцність тощо.
Для включення фотоелектричних модулів в будівельну оболонку завдання 41 дослідницька команда запропонувала наступні технологічні категорії, як показано на малюнку 4.
Рис. 4: Категорії інтегрованих модулів BAPV, BIPV. A - кроковий дах, B - плоский дах, C - skylight (східний), D - фасадна облицювання, E - фасадне скління, F - зовнішні пристрої.
Сонячні модулі відрізняються від традиційних матеріалів в їх первинній функції: вони виробляють електроенергію. Таким чином, є більш розумним для того, щоб спочатку забезпечити їх розташування в концепції будівельного дизайну, враховуючи всі особливості сонячного освітлення, продиктовані географічною широтою місцевості, близькістю сусідніх будівель, особливостей рельєфу і т.д. Це, в тому числі інтегровані сонячні модулі в проекті будівлі, необхідно не тільки в'язати їх в фасадні або покрівельні розчини, але і враховувати розташування і спрямованість модулів щодо сонця. Будь-який успішний проект є результатом компромісу між двома підходами.
Кількість сонячної радіації падає на поверхню будівлі залежить від орієнтації даної поверхні і від географічної широтності місцевості. Оптимальний кут нахилу до горизонту близько до географічної широти і спрямований на південь, наприклад, для Москви 38° до горизонту. Невеликі відхилення від цього оптимального кута нахилу і напрямку призводять до лише невеликих втрат у виробництві. Наприклад, для географічної широти Москви оптимальний кут нахилу можна розглянути в діапазоні від 25 ° до 45 °. Якщо ви берете цей оптимальний кут і напрямок на 100%, вихід з інших поверхонь будівлі виглядає як показано на малюнку 5.
Рис. 5: Виробництво електроенергії на основі орієнтації поверхні
Види фотоелектричних модулів
Фотоелектричні модулі відрізняються один від одного в складі і технології виробництва, яка безпосередньо впливає на їх дизайн і, в кінцевому підсумку, архітектура будівлі. На основі кремнію базується велика більшість в даний час вироблених сонячних модулів. Це пов'язано з тим, що кремній досить поширений в хімічному елементі природи.
Принцип роботи фотоелектричних модулів не є предметом розгляду в цій статті, але знання їх сортів і відмінні риси просто необхідні для архітекторів і дизайнерів. Нижче (див. Рис. 6), схематично показує основні сорти сучасних фотоелектричних модулів, розділених їх хімічним складом. Тут ми подаруємо короткий опис зовнішнього вигляду цих модулів, залишаючи поруч характеристики інших фізичних характеристик, оскільки це зовнішній вигляд панелей, які важливо для їх успішної інтеграції в архітектуру будівлі.
Рисунок 6: Схематичне представлення сортів сонячного модуля.
Монокристалічні та полікристалічні панелі складаються з клітин. Монокристалічні клітини, Вони зазвичай мають форму квадрата «конвекс» (див. Рис. 7). Це пов'язано з тим, що клітини вирізаються з однієї кристалічної циліндричної форми. Полікристалічні клітини мають форму прямокутника або квадрата, так як вони розрізняються від «нечистого» кристала, який має форму паралелепіпеда.
Рис. 7: Монокристалічна клітина.
Рис. 7: Полікристалічна клітинай
Обидва види клітин можуть мати поверхню різних відтінків, а також полікристалічні клітини також мають не тільки однорідну структуру, але і структуру у вигляді морозних візерунків (рис. 8).
8882637р.
Рис. 8: Монокристалічний (лівий) і полікристалічний (праворуч) клітин BIPV. Полікристалічні клітини можуть мати структуру у вигляді матових візерунків
Сонячні панелі Thin-film на основі аморфного кремнію A-Si, CIGS (гора-irridium-galium-selenide) або CaTe (cadmium-teluride), мають рівномірну структуру по всій поверхні модуля і є результатом абсолютно різних технологій виробництва. Вони також мають великий інтерес до архітектурної точки зору, що надає архітектору безліч можливостей дизайну, відрізняються фактурою, фактурою, кольором та ступенем прозорості, а також відмінними для фасадних рішень.
Зовнішній шар інтегрованих фотоелектричних модулів також слугує оздоблювальним матеріалом для зовнішньої оболонки будівлі, тому виробники прагнуть створити естетично привабливий дизайн зовнішньої поверхні модулів, розробка нових технологій виробництва (рис. 9).
Рис. 9. Ці фото показують інноваційні сонячні модулі з задніми контактами та оригінальними візерунками на зовнішній поверхні.
Зовнішньо приваблива якість сонячних модулів також є тим, що сонячні панелі відображають навколишнє середовище, як дзеркальне скло. Відображення поставляються з різними ефектами: спотворені на матову поверхню або очистити на глянцевій поверхні. У деяких випадках відбиття можуть бути нечіткими або тонкими. Всі ці умови можуть бути включені в архітектурну концепцію.
Для напівпрозорих фотомодулей підходять напівпрозорі фотомоделі. Вони можуть бути як кристалічною, так і тонкою плівкою. Кристалові напівпрозорі модулі - це два прозорі скляні шари, між якими розташовані фотоелектричні клітини кремнію (див. Рис. 10).
Прозорість таких модулів визначається шириною проміжок між клітинами. Тонкі модулі плівки є рівномірними по всій території з різним ступенем прозорості.
Даний вид глазурування використовується для затінювання інтер'єру простору. Невідомий світовий лідер у виробництві напівпрозорих фотоелектричних скла є іспанською компанією Onyx Solar.
Рис. 10: Прозора сонячна панель на основі кристалічних клітин
Рисунок 10: Варіант напівпрозорої панелі виробництва тонкої технології плівки.опублікований
P.S. І пам'ятаєте, просто змінивши наше споживання, ми змінюємо світ разом! Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki
Джерело: green-city.su/bapv-i-bipv-solnechnye-paneli-v-chyom-raznica/
У 70-80-ті рр. ХХ ст. ідея народилася для перетворення будівель і містобудівних споруд енергоспоживаннями в енергогенеруючі електростанції шляхом встановлення фотоелектричних модулів або, просто, сонячних панелей на них. Зараз важко сказати, що вперше запропонував цю ідею, але, можливо, найбільшу роль у її популяризації, грали швейцарський інженер Markus G. Real. У 1986 році на амбітний проект для установки 1 МВт сонячних батарей. Він назвав 333 Цюрих-домовласників і запровадив їх для установки сонячних панелей на дахах. Так народилася ідея децентралізованого покоління та зберігання електроенергії, тобто, власне, що тепер зазвичай називають «розумною сіллю» (Smart Grid).
, УкраїнаПрактично одночасно, було необхідно виготовити різні варіанти інтеграції фотоелектричних модулів в будівництво будівлі, так як дискусії про те, що порушує естетику та архітектурну цілісність будівель стала новою перешкодою для популяризації цієї ідеї.
Так, поряд з звичайною установкою фотоелектричних модулів для призначення генерації електроенергії з'явилися дві нові концепції в архітектурі, що описують два основні підходи в інтеграції сонячних панелей в будівництво будівель:
BAPV (Будівництво прикладної фотоелектрики) - додавання фотоелектричних модулів на вершині огороджувальних конструкцій будівлі (фасад або дах)
BIPV (Розбудова інтегрованих фотоелектриків) Заміна частини (або повністю) будівельних конструкцій з фотоелектричними модулями, спеціально створеними для цього проекту.
Цікаво відзначити, що крім перерахованих вище недоліків аббревіатури БАПВ, в літературі є інші варіанти:
"Обладнання фотоелектрики" «Фотоелектричні модулі, адаптовані до будівлі»
«Будівництво приєднаних фотоелектриків» «Фотоелектричні модулі, прикріплені до будівлі»
Що, не змінить акронім або значення. В цілому, настій і невизначеність умов в літературі на інтегрованих фотоелектричних модулях тепер досить поширена. Ми можемо сказати, що стабільна термінологія ще не розвивалася в цьому, тільки надходить, розділ архітектури. У російськомовній літературі термінологія не систематизована у всіх випадках її практичної відсутності на цій темі.
У статті автор прагнув уточнити термінологію. В резюме фотоелектричні модулі можна просто встановити на зовнішній вигляд будівлі (див. Рис. 1), або можна інтегрувати в архітектурну концепцію (рис. 2).
Інтеграція фотоелектричних модулів можна досягти за двома різними способами: BAPV і BIPV. У цій статті ми розглянемо лише фотоелектричні модулі, інтегровані в архітектурну архітектуру будівлі.
Малюнок 1: Сонячні панелі, встановлені на даху будівлі, але не інтегровані в архітектуру (BAPV)
р.Малкa 2: Фотоелектричні модулі органічно інтегровані в будівельну архітектуру (BIPV)
Як правило, в разі монтажу фотоелектричних модулів на вершині існуючої покрівлі (рис. 1), використовуються стандартні модулі з відповідними кріпленнями, при цьому в разі інтеграції, на панелі і кріплення можуть бути встановлені певні конструкції та технічні обмеження. Розробка різних типів кріплень для інтеграції сонячних панелей стала окремою галуззю і щорічно виробники пропонують нам більше і більше нових монтажних систем для різних типів фасадів і дахів.
модулі BAPV зазвичай не мають особливих вимог, крім естетичної привабливості, оскільки вони не виконують ніяких додаткових функцій, а їх основне завдання є ефективним перетворення сонячної енергії в електроенергію. У разі BIPV фотоелектричні модулі замінюють частину зовнішньої оболонки будівлі і повинні мати всі функції замінної конструкції. Таким чином, це очевидно, що модулі BIPV повинні відповідати значно більшій кількості вимог.
Європейський комітет електротехнічної стандартизації (CENELEC), відповідальний за європейські стандарти в галузі електротехніки, запустив проект для розробки єдиного стандарту для фотоелектричних модулів BIPV та BAPV (prEN 50583 Фотоелектрика в будівлях). Недолік цього стандарту тепер є однією з причин детермінації розвитку галузі BIPV, оскільки всі модулі BIPV тестуються для дотримання декількох стандартів одночасно. Ще один детерент, звичайно, трохи вище ціни на модулі BIPV порівняно з традиційними фотоелектричними модулями.
По суті, два з цих причин призвели до банкрутства низки BIPVs – орієнтованих виробників фотоелектричних модулів. При їх банкрутства деякі з своїх модулів зникли з ринку. Наприклад, гнучкі тонкопрофільні модулі, які мали високі очікування для їх використання в архітектурних проектах з використанням фотоелектриків, в даний час практично не продукуються.
Завдання 41 Solar Energy & Архітектура від Міжнародного енергетичного агентства з питань сонячного опалення та охолодження (IEA SHC) бере активну участь у розробці європейського стандарту prEN50583. Завдання 41 запропонував наступні категорії фотоелектричної інтеграції модуля в архітектуру (both BIPV і BAPV):
1. додавання фотоелектричних модулів;
2. додавання модулів з подвійною функцією;
3. структура вільного стоячого стоку;
4 частини поверхні огороджувальних конструкцій;
5. Умань повноцінний фасад будівлі;
6. форма будівлі оптимізована для максимальної кількості сонячної енергії;
7. інші (до 1-6).
Як ми вже відзначили, у випадку BAPV, фотоелектричні модулі зазвичай розглядаються як додаткові пристрої, додані в будівельну оболонку, навіть якщо вони органічно включені в архітектурну концепцію. У випадку BIPV фотоелектричні модулі є як складовими будівельних матеріалів, так і невід'ємною частиною будівництва будівлі, так і, одночасно, частиною загального архітектурного образу будівлі. У деяких проектах вже реалізовані за допомогою модулів BIPV розглядаються інноваційні. Іншими словами, BIPV є інноваційною галуззю будівельної галузі і вимагає спільної творчої роботи архітекторів, дизайнерів, дизайнерів, інженерів і виробників фотоелектричних модулів.
Результатом такої співпраці є не тільки оптимальна колекція сонячної енергії, а й досягнення необхідних фізико-технічних характеристик огороджувальних конструкцій з вбудованими фотоелектричними модулями: теплопровідність, шумоізоляція, гідроізоляція, механічна міцність тощо.
Для включення фотоелектричних модулів в будівельну оболонку завдання 41 дослідницька команда запропонувала наступні технологічні категорії, як показано на малюнку 4.
Рис. 4: Категорії інтегрованих модулів BAPV, BIPV. A - кроковий дах, B - плоский дах, C - skylight (східний), D - фасадна облицювання, E - фасадне скління, F - зовнішні пристрої.
Сонячні модулі відрізняються від традиційних матеріалів в їх первинній функції: вони виробляють електроенергію. Таким чином, є більш розумним для того, щоб спочатку забезпечити їх розташування в концепції будівельного дизайну, враховуючи всі особливості сонячного освітлення, продиктовані географічною широтою місцевості, близькістю сусідніх будівель, особливостей рельєфу і т.д. Це, в тому числі інтегровані сонячні модулі в проекті будівлі, необхідно не тільки в'язати їх в фасадні або покрівельні розчини, але і враховувати розташування і спрямованість модулів щодо сонця. Будь-який успішний проект є результатом компромісу між двома підходами.
Кількість сонячної радіації падає на поверхню будівлі залежить від орієнтації даної поверхні і від географічної широтності місцевості. Оптимальний кут нахилу до горизонту близько до географічної широти і спрямований на південь, наприклад, для Москви 38° до горизонту. Невеликі відхилення від цього оптимального кута нахилу і напрямку призводять до лише невеликих втрат у виробництві. Наприклад, для географічної широти Москви оптимальний кут нахилу можна розглянути в діапазоні від 25 ° до 45 °. Якщо ви берете цей оптимальний кут і напрямок на 100%, вихід з інших поверхонь будівлі виглядає як показано на малюнку 5.
Рис. 5: Виробництво електроенергії на основі орієнтації поверхні
Види фотоелектричних модулів
Фотоелектричні модулі відрізняються один від одного в складі і технології виробництва, яка безпосередньо впливає на їх дизайн і, в кінцевому підсумку, архітектура будівлі. На основі кремнію базується велика більшість в даний час вироблених сонячних модулів. Це пов'язано з тим, що кремній досить поширений в хімічному елементі природи.
Принцип роботи фотоелектричних модулів не є предметом розгляду в цій статті, але знання їх сортів і відмінні риси просто необхідні для архітекторів і дизайнерів. Нижче (див. Рис. 6), схематично показує основні сорти сучасних фотоелектричних модулів, розділених їх хімічним складом. Тут ми подаруємо короткий опис зовнішнього вигляду цих модулів, залишаючи поруч характеристики інших фізичних характеристик, оскільки це зовнішній вигляд панелей, які важливо для їх успішної інтеграції в архітектуру будівлі.
Рисунок 6: Схематичне представлення сортів сонячного модуля.
Монокристалічні та полікристалічні панелі складаються з клітин. Монокристалічні клітини, Вони зазвичай мають форму квадрата «конвекс» (див. Рис. 7). Це пов'язано з тим, що клітини вирізаються з однієї кристалічної циліндричної форми. Полікристалічні клітини мають форму прямокутника або квадрата, так як вони розрізняються від «нечистого» кристала, який має форму паралелепіпеда.
Рис. 7: Монокристалічна клітина.
Рис. 7: Полікристалічна клітинай
Обидва види клітин можуть мати поверхню різних відтінків, а також полікристалічні клітини також мають не тільки однорідну структуру, але і структуру у вигляді морозних візерунків (рис. 8).
8882637р.
Рис. 8: Монокристалічний (лівий) і полікристалічний (праворуч) клітин BIPV. Полікристалічні клітини можуть мати структуру у вигляді матових візерунків
Сонячні панелі Thin-film на основі аморфного кремнію A-Si, CIGS (гора-irridium-galium-selenide) або CaTe (cadmium-teluride), мають рівномірну структуру по всій поверхні модуля і є результатом абсолютно різних технологій виробництва. Вони також мають великий інтерес до архітектурної точки зору, що надає архітектору безліч можливостей дизайну, відрізняються фактурою, фактурою, кольором та ступенем прозорості, а також відмінними для фасадних рішень.
Зовнішній шар інтегрованих фотоелектричних модулів також слугує оздоблювальним матеріалом для зовнішньої оболонки будівлі, тому виробники прагнуть створити естетично привабливий дизайн зовнішньої поверхні модулів, розробка нових технологій виробництва (рис. 9).
Рис. 9. Ці фото показують інноваційні сонячні модулі з задніми контактами та оригінальними візерунками на зовнішній поверхні.
Зовнішньо приваблива якість сонячних модулів також є тим, що сонячні панелі відображають навколишнє середовище, як дзеркальне скло. Відображення поставляються з різними ефектами: спотворені на матову поверхню або очистити на глянцевій поверхні. У деяких випадках відбиття можуть бути нечіткими або тонкими. Всі ці умови можуть бути включені в архітектурну концепцію.
Для напівпрозорих фотомодулей підходять напівпрозорі фотомоделі. Вони можуть бути як кристалічною, так і тонкою плівкою. Кристалові напівпрозорі модулі - це два прозорі скляні шари, між якими розташовані фотоелектричні клітини кремнію (див. Рис. 10).
Прозорість таких модулів визначається шириною проміжок між клітинами. Тонкі модулі плівки є рівномірними по всій території з різним ступенем прозорості.
Даний вид глазурування використовується для затінювання інтер'єру простору. Невідомий світовий лідер у виробництві напівпрозорих фотоелектричних скла є іспанською компанією Onyx Solar.
Рис. 10: Прозора сонячна панель на основі кристалічних клітин
Рисунок 10: Варіант напівпрозорої панелі виробництва тонкої технології плівки.опублікований
P.S. І пам'ятаєте, просто змінивши наше споживання, ми змінюємо світ разом! Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki
Джерело: green-city.su/bapv-i-bipv-solnechnye-paneli-v-chyom-raznica/
