אזורים עירוניים יותר ויותר לחקור דרכים חדשניות לרתום אנרגיה מתחדשת כדי להפחית את טביעת הרגל שלהם פחמן.בין החידושים האלה, חלונות סולאריים וטכנולוגיות סולאריות מקודמות בניין מתעוררים כפתרונות מבטיחים.טכנולוגיות אלה נועדו להפוך פני השטח לתוך נכסים שיוצרים אנרגיה, שילוב פונקציונליות עם קיימות. asערים לגדול צפופה יותר וביקוש אנרגיה עולה, היכולת לייצר כוח ישירות מן הסביבה הבנויה הופכת לא רק רצויה, אלא גם חלונות סולאריים ומבנה גמישים, כל מסלול מזכוכית מתואם, הופך למשטחים, אשר הופך לראייה אחורי, ודרישה, ודרישה, ודרישה, כל אחד, ודרישה, ללא קדמית, 000, 000, 000, 000, כדי להפוך את כל אחד, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מקודמת, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 מקודמת, 000, 000 מקודמת, 000

מה הם חלונות סולאריים וטכנולוגיות שמש משולבות?

חלונות סולאריים הם מחבתות זכוכית המיועדות במיוחד עם תאים פוטו-וולטאיים שממירים את השמש לחשמל.בניגוד ללוחות סולאריים מסורתיים, הם יכולים להיות מותקנים על פני משטחי חלונות קיימים, ומאפשרים לבניינים לייצר כוח ללא מרחב נוסף או פשרה אסתטית.

הטכנולוגיה שמאחורי חלונות סולאריים מסתמכת על שתי גישות עיקריות: סמי-סמית'י תמונות ומנזרים סולאריים מפוכחים.תאים סמי- ⁇ , לעתים קרובות עשויים מחומרים כמו סיליקון או סיליקון דק-סרט, מאפשרים אור גלוי לעבור תוך לכידת אור אינפרא אדום ו אולטרה סגול גל אורכי.

טכנולוגיות שמש משולבות-Build-Integrated Solar Technologies

BIPV כולל מגוון רחב של מוצרים אשר מחליפים חומרי בניין קונבנציונליים.

  • (FLT:0) צמיגים גג סולרי:FLT:1מחה לחקות חומרים מסורתיים גג כמו סלטה או חימר, אריחים סולאריים משלבים תאים פוטו-וולטאיים בתוך מבנה האריחים.חברות כמו טסלה ו- SunTegra פרסמו גישה זו, המציעות גגות שיוצרים חשמל תוך שמירה על מראה אחיד.
  • (FLT:0) Solar Facades: FLT:1 אלה הם מערכות קיר וילונות או לוחות קלדלינג המשלבים תאים PV.הם יכולים להיות ⁇ או למחצה, המאפשרים אדריכלים ליצור משטחים דינמיים, ייצור אנרגיה.דוגמאות כוללות את מגדל CIS במנצ'סטר, בריטניה, אשר היה נסוג עם לוחות PV על פני כל החזית שלה.
  • (FLT:0) מכשירים שינג: FLT:1 Louvers, עיוורים, ותוספות המוצמדות לתאים PV מספקים פונקציונליות כפולה: חללי פנים והפקה של חשמל.אלה יעילים במיוחד באקלים עם חשיפה סולארית גבוהה, צמצום עומסי קירור תוך ייצור חשמל.
  • (FLT:0) Solar Glazing:FLT:1hil מתקדם insulating יחידות זכוכית עם שכבות פוטו-וולטאיות בנוי.אלה ניתן להשתמש באורות שמים, בוריה ובקירות וילונות.הטכנולוגיה מתפתחת כדי לשפר את השידור האור ויעילות, עם כמה מוצרים להשיג יותר מ -10% יעילות תוך הופעת דומה לזכוכית סטנדרטית.

כל סוג תורם למטרה הרחבה יותר של הפיכת מבנים לצרכנים פסיביים ליצרניות אנרגיה פעילות.הבחנה העיקרית של גג השמש המסורתי היא שאלמנטים של BIPV משמשים כחלק מעודנת הבניין, בהנחה פונקציות מבניות ומזג אוויריות.

יתרונות של אורבן סול טכנולוגיות

יציבות חלל

סביבות עירוניות מאופיינות בחלל אופקי מוגבל.גגות הן לעתים קרובות קטנות, מצומצמות, או כבושות על ידי ציוד HVAC.חלונות סולאריים ומערכות BIPV לנצל משטחים אנכיים - פאקדות, חלונות ואפילו מבנים מתפתלים - שאחרת אינם בשימוש על פי מחקר של FLT:0 National Renewable Energy Laboratory (NR)FLT:1, אינטגרציה אנכית בערים צפופות לא יכולה להעלות את הביקוש העירוני ל- 30% משטחים קריטיים.

אינטגרציה

לוחות סולאריים מסורתיים נתפסים לעתים קרובות כעין על מבנים היסטוריים או רגישים מבחינה ארכיטקטונית.מערכות BIPV נועדו להשתלב, המציעים אדריכלים את הצבעים, המרקם, ואת רמות השקיפות.לדוגמה, כמה מוצרי זכוכית סולאריים יכולים להיות מותאמים אישית כדי להתאים את הבוהק הקיים של הבניין, מה שהופך את היכולת לייצר אנרגיה בלתי נראית לעין הצופה.אסתטיקה זו חשובה במיוחד בערים עם בנייה קפדנית של קודים או דרישות שימור מורשת.

חיסכון באנרגיה

על ידי יצירת חשמל באתר, חלונות סולאריים ומערכות BIPV להפחית את ההסתמכות על חשמל רשת, המוביל לחשבונות חשמל נמוכים יותר לאורך זמן.יתר על כן, מערכות אלה יכולות לתרום לבניית יעילות אנרגיה על ידי צמצום רווח חום.חלונות סולאריים לעתים קרובות לשלב ציפויים נמוכים כי לחסום חום אינפרא אדום, הורדת עומסי קירור בקיץ.

השפעה סביבתית

אזורים עירוניים הם תורמים עיקריים לפליטות גזי החממה.התמריץ טכנולוגיות סולאריות לבניינים באופן ישיר מפחית את טביעת הרגל של פחמן של הסביבה הבנויה. בניין מסחרי טיפוסי מצויד ב-BIPV יכול למנוע כמה טונות של פליטות CO2 בשנה. יתר על כן, חומרי BIPV מעוצבים יותר ויותר עבור מחזוריות, עם כמה יצרנים המציעים תוכניות גיבוי עבור לוחות סוף החיים.

אתגרים וסיכויים עתידיים

עלויות ראשונות

אחת החסמים המשמעותיים ביותר לאימוץ נרחב של חלונות סולאריים ו-BIPV היא העלות העליונה בהשוואה לחומרי בניין קונבנציונליים או שמש גג סטנדרטי.לדוגמה, זכוכית חלון השמש יכולה לעלות פי שניים עד שלוש יותר מכוס כפול סטנדרטית.עם זאת, עלויות יורדות כמו קשקשים ייצור וטכנולוגיה משפרות.

הגבלות יעילות

טכנולוגיות חלון השמש הנוכחיות יש יעילות נמוכה יותר של לוחות סולאריים מסורתיים. בעוד לוחות מונוקריסטלליין להשיג יעילות של 20-22%, רוב החלונות הסולאריים למחצה של קידוד בין 5% ל-12%.זה חלקית כי כמה אור חייב להיות מועבר דרך הזכוכית עבור תאורה, וחלק משום שהחומרים הפוטו-וולטאיים המשמשים פחות יעילים.

מתינות טכנולוגית

מוצרי BIPV רבים עדיין בשלבים המוקדמים של המסחר בהשוואה לפאנלים קונבנציונליים של PV.זה אומר פחות נתונים שדה על עמידות לטווח ארוך, תנאי אחריות, דרישות תחזוקה.בעלים מבניין עשויים להיותהססים להשקיע בטכנולוגיות לא מוכחות. תקנים והסמכתם מבוססים לאט, עם ארגונים כמו ה-TAtechnical Commission (IEC) לפתח שיטות בדיקה ספציפיות עבור BIPV.

מחסומים וגדרות שוק

בניית קודים ותקנות ייעוד יכול לעכב את אימוץ ה-BIPV. לדוגמה, לחלק מהרשויות העירוניות יש מגבלות גובה או חוקי בטיחות אש המגדירים את השימוש בחומרים סולאריים מסוימים.בנוסף, תעשיית הבנייה שמרנית באופן מסורתי, עם אדריכלים וקבלנים המעדיפים פתרונות בנייה מוכחים.חינוך ופרויקטים של הדגמה נדרשים לבנות ביטחון.מדיניות הקישוריות של שימוש ב-Service Connection חייבת להיות גם פשוטה כדי לאפשר שילוב של מערכות BIPV לרשת.

חידושים ודרכים מחקר

תאים סולאריים Perovskite

חומרים Perovskite זכו לתשומת לב רבה בשל יעילותם הגבוהה ועלויות הייצור הנמוכות שלהם.חוקרים מפתחים תאים סולאריים למחצה ⁇ perovskite שניתן להשתמש בהם בחלונות.ב-2023, מדענים ב-FLT:0 אוניברסיטת אוקספורדFLT:1 הדגים חלון סולארי perovskite עם יעילות של 8.3% תוך העברת 40% של אור גלוי.

תאים סולאריים

חלקיקים קוונטיים - חלקיקים למחצה בגודל בינוני בגודל בינוני - ניתן לכוון לספוג אורכי גל ספציפיים, המאפשר שקיפות וצבע מותאם אישית, תאים אלה יכולים להשתלב זכוכית מבלי לשנות באופן משמעותי את המראה שלה. התפתחויות האחרונות דחפו יעילות תאים סולאריים קוונטית מעל 16% בהגדרות מעבדה.

קונסולת השמש של לגיון השמש

מכשירים אלה משתמשים זרחנים אורגניים או אורגניים כדי לספוג אור אולטרה סגול וסמוך- infrared ו- re-emit זה כמו אור גלוי כי הוא מונחה תאים סולאריים קטנים בשוליים.הטכנולוגיה יכולה להשיג שקיפות כמעט מושלמת על ידי כוונון זרחנים כדי פולטים בספקטרום הלא-מעורף. צוות מאוניברסיטת מישיגן פיתח מורד השמש שקוף שקוף כי הוא מושג על ידי יעילות דומה של 1.3% בעוד שהופך לאטמוספירה רגילה של זכוכית.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מעבר לזכוכית, חברות מתפתחות אריחים סולאריים המחקים את המרקם ואת הצבע של חומרים מסורתיים גג.הגג השמש של טסלה הוא הידוע ביותר הידוע ביותר, אבל יצרנים אחרים כמו מסויםTeed ו Luma סול מציעים מוצרים המשלבים בצורה חלקה עם עיצובי גג סטנדרטיים. אריחים אלה הם בדרך כלל יותר עמידים מאשר לוחות מסורתיים ויכולים לעמוד ברד ורוחות גבוהות. הם גם באים עם אסתטיקה משופרת, בעלים ביתיים אשר מרפאים ערך.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

בית הספר הבינלאומי בקופנהגן, דנמרק

בית הספר הזה כולל חזית בולטת מכוסה 12,000 לוחות סולאריים צבעוניים בדפוס פסיפס.המבנה משתמש 5,812 מ"ר לוחות סולאריים, ויצרו מעל 300 MWh בשנה - מספיק כדי לכסות חצי מהצרכים של חשמל בית הספר.הפאנלים משולבים במערכת הקיר ותוכננה על ידי חברת האדריכלות C.F. Møller. הפרויקט מראה כי ה-PV יכול להיות פונקציונלי וויזואלי, לתרום ציון דרך של מבנה בר קיימא.

The Edge, אמסטרדם, הולנד

לעתים קרובות צוטט כאחד המבנים הירוקים ביותר בעולם, צוק משתמש בשילוב של לוחות סולאריים גג ו-BIPV אלמנטים על פני החזית הדרומית-הפונה.מערכת ניהול האנרגיה של הבניין, בשילוב עם תאורה חכמה HVAC, מאפשר לייצר יותר אנרגיה מאשר הוא צורכת (net-אפס) החזית המשולבת מספקת גילוח תוך יצירת חשמל, ואת עיצוב הבניין היה מותאם באמצעות מודל מידע אופטימיזציה (IM יכול להיות ממקסם של מחקר אנרגיה של ®.

Sun Skin, ניו יורק, ארצות הברית

בשנת 2021, המרכז Fraunhofer עבור מערכות אנרגיה בר קיימא פרס אבטיפוס "שמש עור" - מלוטש קל משקל וקל משקל מוחל על החיצוני של בניין במנהטן.החומר תוכנן בהתאמה אישית כדי להתאים את הצבע והמרקם של החזית, מה שהופך אותו כמעט בלתי נראה מרמת רחוב. ניטור מוקדם הראה כי ההתקנה יצרה מספיק אנרגיה לאזורים משותפים בבניין.

מפקדת בנק שיתופית, מנצ'סטר, בריטניה

מגדל CIS במנצ'סטר שופצה בשנת 2006 עם חזית השמש של 7,000 מטרים מרובע - אחד הגדול בעולם באותה עת, למרות שהפאנלים הם אופיוק (לא חלונות), הפרויקט הראה את הכדאיות של שילוב BIPV בקנה מידה גדול על מבנים קיימים.המערכת מייצרת כ 390 מגה-וואטה מדי שנה ומשמשת כהוכחה לקונספט לפרויקטים דומים ברחבי אירופה.

הדרך קדימה לשילוב אורבני

כדי לממש את הפוטנציאל המלא של חלונות סולאריים וטכנולוגיות BIPV, שיתוף פעולה נדרש על פני מגזרים מרובים. קובעי מדיניות צריכים לעדכן את קודי הבנייה כדי לזהות את ה-BIPV כחומר בניין סטנדרטי ולספק תמריצים כספיים עבור מאמצים מוקדמים.מתכננים עירוניים יכולים לעודד או לחייב עיצובים לקריאה סולארית עבור התפתחויות חדשות, בדומה להוראות הקיימות עבור השמש גג.

מחקר ופיתוח ימשיכו להסיע עלויות ולשפר את היעילות.חומרים מתפתחים כמו perovskites ו dots קוונטית צפויים להיכנס לשוק בעשור הבא, המציע ביצועים גבוהים יותר וגמישות עיצובית גדולה יותר.בינתיים, מתכנסים שקוף וטכנולוגיות פילים דקים יאפשרו רטרוטובה של מלאי בנייה קיים, שהוא חיוני עבור ערים שבהן רוב המבנים כבר בנוי.

חינוך ואימון כוח העבודה הם גם קריטי.המכשירים צריכים להיות מאומן בשילוב מערכות PV עם בנייה של מעטפה, אדריכלים צריכים להבין את ההשלכות החשמליות והמבניות.הפרויקטים של הדגה - כמו אלה בקופנהגן ו באמסטרדם - לשמש מעבדות חיות המוכיחות את הטכנולוגיה עובדת ומעוררות השראה לשכפול.

לבסוף, בעלי הבניין חייבים להכיר בערכו הארוך של ה-BIPV: עלויות אנרגיה מופחתות, ערך רכוש מוגבר ותרומתן לקיימות מטרות.כפי שמחירי האנרגיה עולים וידוקו את תקנות הפחמן, המקרה העסקי של חלונות סולאריים ושמש מגובשת בנין רק יתחזק.הערים של העתיד לא רק יהיו צרכנים של אנרגיה נקייה; הם יהיו גנרטורים, עם כל חזית זכוכית וגג משחקים חלק בהמרה.