22.03.2019
Являются ли интегрированные в экодома фотоэлектрические установки (BIPV) ответом на стремление к «зеленой» энергетике? Да, если они содержатся в чистоте.
Экодом, способный вырабатывать собственную энергию для отопления и охлаждения, еще совсем недавно относился к области научной фантастики. Теперь подобные здания становятся все более распространенными, а технологические гиганты, такие как Apple, способствуют их повсеместному распространению. И это не удивительно, поскольку, согласно отраслевым исследованиям, отопление зданий является одной из самых больших проблем в нашем стремлении получить доступную, но безопасную низкоуглеродную энергию. Электроэнергия, используемая для контроля температуры здания, составляет почти 50% объемов потребления энергии во всем мире, и это – 30% наших общих выбросов углерода.
Правительственные директивы во всем мире стремятся к зданиям с практически нулевым потреблением энергии (nZEB) к концу следующего года, и к зданиям с нулевым уровнем выбросов к 2030 году. Это означает, что экодома должны быть на 100% устойчивыми в отношении отопления, горячей воды, вентиляции и требований к охлаждению.
Для достижения таких амбициозных целей, не связанных с выбросами углерода, архитекторам и инженерам-строителям необходимо разработать способы превращения зданий из чистых «потребителей» энергии в чистых «производителей. До настоящего времени энергия, генерируемая большими зданиями, сильно зависела от солнечных батарей, стратегически установленных на крышах зданий. Однако проблема заключается в том, является ли это ограниченное пространство достаточно большим? Солнечные панели, размещенные на крыше, должны удерживаться зданием, и удовлетворять общие энергетические потребности.
Фасады зданий предлагают больше полезного пространства, чем крыши
В густонаселенных городах, таких как Лондон, Гонконг, Дубай, Пекин или Куала-Лумпур, стоимость земли за квадратный метр очень высока, поэтому строительные конструкции растут вверх. Полезная площадь, где могут быть установлены солнечные панели, крайне ограничена.
А вот фасады зданий увеличиваются в размерах, но их вклад в общее энергопотребление здания минимален - фотоэлектрические технологии не были интегрированы в строительные материалы, такие как стекло, металл или черепица в промышленном масштабе. А ведь эти материалы:
• дают возможность внести существенный вклад в общий выход энергии здания, путем включения возможностей BIPV в конструкцию;
• могут также способствовать изоляции здания, что делает его более энергоэффективным.
Строительным материалом, который особенно хорошо подходит для технологии BIPV, является стекло. BIPV предлагает возможность применения солнечных панелей в углеродно-нейтральной форме, даже если в настоящее время они стоят дороже, чем обычные солнечные батареи.
Больше фотоэлектрической энергии – больше затрат на очищение
По мере того, как широкое распространение материалов BIPV набирает обороты, возникают проблемы с поддержанием чистоты указанных материалов. Панели BIPV не могут работать оптимально, если они не максимизируют объемы поглощаемой энергии. Количество и частота необходимой очистки будет зависеть от того, где находится здание, и какого оно размера. Чем выше здание, тем сложнее и дороже его чистить. Количество электроэнергии, необходимое для этого, потенциально может перевесить выгоды возобновляемых источников энергии.
Единственный способ, которым строительная отрасль когда-либо достигнет желаемой утопии с нулевым выбросом углерода, - это превращение зданий в мини-электростанции, но для этого надо значительно сократить масштабные требования к уборке.
Решение на горизонте
Совсем скоро на горизонте может возникнуть оптимальное решение этих проблем, благодаря новаторским исследованиям и разработкам, проводимым консорциумом компаний, в том числе специалистами Opus Materials Technologies. На сегодняшний день компания работает с учеными и исследователями для разработки Solar SHARC, легкого чистого, гидрофобного, прочного и прозрачного покрытия на основе нанотехнологий. Это покрытие может быть легко нанесено на стеклянную подложку, для существующих установок BIPV.
Испытания, проведенные в настоящее временя, дали многообещающие результаты. Если технология распространится, высокие затраты на техническое обслуживание, связанные с возобновляемой энергией, могли бы быть искоренены. Это позволит зданиям быть самодостаточными в своих потребностях в энергии, и стать активными участниками глобальной сети энергосистем.