Promieniowanie słoneczne to jedno ze źródeł energii, które można łatwo i efektywnie wykorzystać. Architekci budynków mają dziś do dyspozycji szereg rozwiązań, które pozwalają pozyskiwać energię ze źródeł odnawialnych. Początkowo jedyną w zasadzie koncepcją było zakładanie modułów fotowoltaicznych na istniejący dach. Z czasem stwierdzono, że w celu osiągnięcia szeregu różnorodnych korzyści, bardziej niż założenie systemu fotowoltaicznego na tradycyjnym dachu opłaca się wkomponowanie fotowoltaiki w samą strukturę budynku. Koncepcja systemów fotowoltaicznych stanowiących integralną część budynku określana jest angielskim terminem Building Integrated Photovoltaics (BIPV).

 

BIPV to koncepcja zakładająca dostosowanie modułów PV do różnorodnych aplikacji w budynku, w tym głównie jako elementów stanowiących alternatywę dla tradycyjnych elementów budowlanych w obrębie dachów i elewacji (np. pokryć dachowych, szklanych systemów elewacyjnych i dachowych). Sztandarowym przykładem takiej inwestycji jest londyński ratusz (London’s City Hall, fot. 1).

 

2014-05-18-1

Fot. 1. London City Hall

 

Współczesne koncepcje wykorzystania fotowoltaiki zintegrowanej z budownictwem nie ograniczają się już do pojedynczych budynków. Brytyjski architekt, Sir Norman Foster, jest autorem projektu miasta Masdar, które jest w pierwszym w pełni ekologicznym miastem, które zaczęto budować w 2006 r. w Zjednoczonych Emiratach Arabskich.

Na fot. 2 przedstawiono budynek w mieście z założenia samowystarczalnego energetycznie – czerpiącego energię potrzebną do funkcjonowania z odnawialnych źródeł energii, takich jak fotowoltaika czy systemy solarne.

 

2014-05-18-2

Fot. 2. Budynek w mieście Masdar w Zjednoczonych Emiratach Arabskich

 

Systemy solarne, umieszczone na dachach lub elewacjach, konwertują darmową energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną (panele fotowoltaiczne) lub energię cieplną (kolektory słoneczne). Integralnym elementem większości tych urządzeń jest szkło, które pełni funkcje osłonowe, a jednocześnie może zwiększać wydajność urządzeń systemów solarnych. Budynki wyposażone w instalacje pozyskujące energię ze źródeł odnawialnych nie tylko zapewniają użytkownikom niższe koszty eksploatacji, ale przede wszystkim są przyjazne dla środowiska naturalnego. Przy projektowaniu tego typu obiektów architekci i inwestorzy coraz częściej sięgają po nowoczesne technologie solarne z wykorzystaniem szkła. Takie rozwiązania przekładają się na wyższą ocenę „zielonych” budynków w systemie certyfikacji LEED (Leadership in Energy and Enviromental Design). LEED to jeden z najpopularniejszych na świecie systemów certyfikacji, służących do obiektywnej oceny budynków przyjaznych środowisku i użytkownikom.

Na fot. 3 przestawiono nowoczesny budynek, który znajduje się w Madrycie.

 

2014-05-19-1

Fot. 3. Zdjęcie budynku ze zintegrowaną fotowoltaiką typu BIVP, Hiszpania

 

Energia słoneczna w światowej architekturze

Szkło w technologiach solarnych odgrywa ogromną rolę. Przykładem zastosowania nowoczesnych rozwiązań solarnych z wykorzystaniem szkła jest budynek ALM Brand w Kopenhadze – siedziba duńskiej firmy z branży usług finansowych. Wybudowany w 1994 r. obiekt został niedawno poddany gruntownej renowacji. Elementem zintegrowanym z nową fasadą (wykonaną w systemie szklenia strukturalnego Pilkington Planar™) są cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne BIPV.

Ogniwa fotowoltaiczne zostały tu zalaminowane pomiędzy dwiema taflami superbezbarwnego szkła Pilkington Optiwhite™ o grubości 4 mm i szkła Pilkington Optifloat™ Clear o grubości 8 mm. 84 panele BIPV o łącznej mocy 41,5 kW wytwarzają energię zaspokajającą 5% całkowitego zapotrzebowania energetycznego budynku. Starannie dobrana, szmaragdowa kolorystyka ogniw, doskonale komponuje się z wykorzystanym na fasadach szkłem przeciwsłonecznym Pilkington Eclipse Advantage™ Blue-Green o niebiesko- zielonym odcieniu.

Przemyślana koncepcja renowacji kopenhaskiego biurowca zaowocowała zarówno efektywnym wykorzystaniem energii słonecznej, jak i ciekawym efektem wizualnym, nadając budynkowi indywidualny charakter i wpisując go w nurt nowoczesnej architektury (fot. 4).

 

2014-05-19-2

Fot. 4. Siedziba firmy ALM Brand z branży usług finansowych w Kopenhadze, Dania

 

Rozwiązaniem wykorzystującym energię słoneczną do produkcji prądu elektrycznego są cienkowarstwowe panele fotowoltaiczne. Niezależnie od temperatury, intensywności nasłonecznienia, czy kąta padania promieni słonecznych, generują one stałą moc prądu, która nieznacznie spada podczas zacienienia. Szkłem zoptymalizowanym do użycia w cienkowarstwowych technologiach fotowoltaicznych jest grupa produktów NSG TEC™. Obejmuje ona szyby z przewodzącymi prąd powłokami TCO (Transparent Conductive Oxide – transparentne tlenki przewodzące). Twarde powłoki nanoszone w procesie produkcji on-line charakteryzują się różnymi poziomami oporności (od 6 Ω/m² do kilku tysięcy Ω/m²). Szkło NSG TEC™ zapewnia wysoką przepuszczalność światła, optymalne właściwości przewodzenia prądu oraz stosunkowo niski poziom zamglenia.

Panele fotowoltaiczne oparte na krystalicznym krzemie przetwarzają energię słoneczną na prąd elektryczny. Szkło o wysokiej przepuszczalności energii słonecznej zapewnia wydajne działanie, stanowiąc jednocześnie osłonę ogniw fotowoltaicznych przed czynnikami zewnętrznymi. Przykładem szkła dedykowanego modułom fotowoltaicznym jest Pilkington Sunplus™. To wysokoefektywne szkło walcowane o obniżonej zawartości żelaza charakteryzuje się bardzo wysoką przepuszczalnością energii słonecznej. Wzór wytłaczany na szkle w procesie walcowania pozwala zminimalizować poziom odbicia światła słonecznego oraz ułatwia proces laminowania podczas produkcji panelu.

 

2014-05-19-3

Fot. 5. Budynek jednorodzinny z zainstalowanymi ogniwami fotowoltaicznymi

 

Kolektory słoneczne pozwalają pozyskiwać energię słoneczną i przekształcać ją w energię cieplną. Montowane na dachach i fasadach, zarówno w nowych budynkach, jak i tych poddawanych termomodernizacji, umożliwiają ogrzewanie wody użytkowej, bądź wspomagają systemy grzewcze. Efektywną osłonę kolektorów mogą stanowić produkty maksymalizujące przepuszczalność energii słonecznej, takie jak super bezbarwne szkło Pilkington Optiwhite ™. Uzyskana dzięki niskiej zawartości żelaza wysoka przepuszczalność światła LT (do 92%), a co za tym idzie, wysoka całkowita przepuszczalność energii słonecznej (aż do 91%) gwarantuje większą wydajność kolektora.

 

dr inż. Magdalena Osiadły

 

Źródła:
[1]. UK Photovoltaics Manufacturers Association, 2020 A vision for UK PV, marzec 2009; https://www.gov.uk/government/publications/uk-solar-pv-strategy-part-1-roadmap-to-a-brighter-future

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym  I elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacj: Świat Szkła 05/2014

 

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.