Производство на електроенергия от фотоволтаични фасадни модули

Фотоволтаичните фасади са един от най-бързо развиващите се сегменти във фотоволтаичната индустрия. В периода до 2017 г. пазарът на интегрирани в сградите фотоволтаици се очаква да добави 4,6 GW нови мощности към общото производство на електроенергия от соларни системи, твърдят анализатори.

Според тях, соларните доставчици все по-активно си партнират със строителните фирми, с проектанти и архитекти, като по този начин получават достъп до напълно нови пазари. Строителните компании, от своя страна, виждат нови възможности както в изграждането на нови зелени сгради, така и в модернизацията на съществуващи обекти.

Фотоволтаичните модули предлагат разнообразни възможности за интегриране във фасадите на жилищни, административни и обществени сгради. Освен че произвеждат електричество, този вид решения по нищо не отстъпват на конвенционалните фасадни модули и изпълняват всички изисквания по отношение на влаго-, топло- и шумоизолация.

Модулите могат да се интегрират към фасадите на вече съществуващи сгради или да бъдат базов елемент от архитектурната концепция на новостроящи се обекти. Освен във фасадите, PV панели могат да се инсталират и върху покрива, в прозорци в покривното пространство, в сенници, парапети на балкони, покривни конструкции на паркинги и много други.

Генерираната електрическа енергия би могла да се използва за захранване на най-разнообразни сградни приложения. Например за автоматично управление на щорите в сградата и/или на вентилационните устройства, за захранване на аварийното осветление и други.

Обикновено фотоволтаичните елементи се инсталират върху южната фасада на сградата. Състоят се от различни модули, изработени най-общо от кристален силиций или произведени на базата на тънкослойни покрития, изградени от слоеве полупроводникови материали с дебелина няколко микрометра.

Най-често слоевете са отложени върху закалено стъкло, което по желание на клиента може да бъде и оцветено. Добавянето на пластове стъкло върху базовия елемент на полупрозрачния фотоволтаичен модул добавя към функционалните характеристики на модулите и топло- и шумоизолация. Сред най-новите разработки са високоефективни модули, състоящи се от пакети отделни слънчеви клетки, поставени една върху друга с цел постигане на максимално улавяне и преобразуване на слънчевата енергия.

Най-горният слой преобразува слънчевата светлина, съдържаща най-голямо количество енергия. Слоят пропуска свободно останалата слънчевата енергия към долните слоеве, които я абсорбират и преобразуват. За производството на подобни високоефективни клетки широко се използва галиевият арсенид и неговите сплави, а така също аморфният силиций, медно-индиевият диселенид, галиево-индиевият фосфид и други.

Съществуват и разнообразни технологии за производство на т. нар. усъвършенствани слънчеви клетки. При някои от тях вместо от полупроводникови материали, слънчевите клетки се изработват от импрегниран със светлочувствителна боя слой от титаниев диоксид. Други нови технологии например се базират на използването на полимерни материали.

Фотоелектрическите модули се предлагат в различни типоразмери, които, на свой ред, могат да се комбинират и свързват, образувайки фотоелектрически системи с различни размери и изходна мощност. Големият избор от форми и цветове на соларните клетки и на стъклото също дава огромна свобода при проектирането и осъществяването на смели и нискоенергийни проекти както в общественото, така и в жилищното строителство.

Поликристалните силициеви клетки например блестят в различни оттенъци на синьото и придават оптичен акцент, докато монокристалните имат равномерна графитено сива структура. При конструирането на модулите е много важен изборът на подходящо стъкло. Предлагат се различни решения - от обикновена комбинация стъкло/тедлар до варианти с бронирани, шумоизолиращи и топлоизолиращи стъкла.

Обикновено големините и форматите на стъклата също са многовариантни и има възможност за специални форми. По този начин могат да се реализират всички изисквания в една сградна концепция. Дебелината на стъклото се определя от статиката на сградата и от местните строителни изисквания.

Фотоволтаичните модули се интегрират успешно в “студени”, “студено-топли” и “топли” фасади. При „студените” фасади модулите поемат функцията на външна обвивка и климатична защита за топлите области в сградата. При тях се използва комбинацията стъкло/тедлар, като чрез уеднаквяване на растера на фотоволтаичните модули и фасадата се получава една оптически жива картина.

„Топлата” фасада с PV модули успява да изпълни всички поставени към нея изисквания: статика, топлоизолация и шумоизолация. Полупрозрачните покривни конструкции с фотоволтаични модули също са мултифункционално решение - като полупрозрачен покрив те поемат функциите на топло-, звуко-, слънце- и климатична защита, а същевременно произвеждат електрическа енергия, която се използва за климатизация и осветление на сградата.

В козирки над входните врати също могат да се интегрират соларни модули, които предпазват от слънчеви лъчи, дъжд и сняг и произвеждат електричество. Монтирането им под ъгъл 30-45о повишава техния коефициент на полезно действие и хармонично допълва фасадната архитектура. Парапетите на балконите също могат да се изпълнят с вградени полупрозрачни соларни модули (соларен пакет стъкло-клетка-стъкло), така че от външната страна са непрозрачни, а от вътрешната - прозрачни.

Специалистите отчитат и нарастваща нужда от внимателно проектирани засенчващи системи, дължаща се на увеличаващата се тенденция в съвременната архитектура да се използват големи прозоречни отвори и окачени фасади. Слънцезащитните елементи са още една възможност за инсталация на фотоволтаични модули. Над горната част на прозорците могат да се монтират засенчващи PV елементи с различна форма, които от една страна ще произвеждат електричество, а от друга - ще намаляват разходите за охлаждане на сградата.

Независимо дали са монтирани на покрива, във фасадата или като засенчващи елементи фотоволтаичните модули повишават енергийната независимост на всяка сграда. Освен това, поради инсталирането им мястото на използване на енергията, се нулират загубите от преноса, които според състоянието на електропреносната мрежа варират от 7% до 40%.

Допълнително се намаляват щетите върху околната среда, тъй като няма нужда от изграждане на нови далекопроводи и подстанции за включване в електропреносната мрежа при продаване на енергията. Безспорните им предимства отреждат перспективно бъдеще на фотоволтаичните фасадни модули и вероятно не след дълго те ще се превърнат в традиционен архитектурен елемент от градската среда.

Първата българска обществена сграда с фотоволтаична фасада

Наскоро приключи реализацията на проект на Областна администрация Габрово “Зелени инвестиции за енергийна ефективност в административна сграда на ул. Брянска 30”. Сред мерките за повишаване на енергийната ефективност в административната сграда и значителното намаляване на вредните емисии в атмосферата бе и оформлението на част от фасадата с фотоволтаични панели - тънкослойна силициева технология по стандартен модул със структура предно флоатно стъкло, PVB слой и частично закалено задно стъкло.

На източната, южната и западната фасада на сградата са разположени общо 416 фотоволтаични панела, разпределени, групирани и свързани към 5 монофазни инвертора чрез съответните разединители и постояннотокови табла. Общата инсталирана мощност на фотоволтаичната система е 35.190 kWp. Очакваното средногодишно производство е 22 178 kWh, а годишната икономия на средства е в размер на 4262 лв. Източник: КАБ