أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني: ما وراء قيمة المكونات والتحديات

غالباً ما يُنظر إلى أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) على أنها سوق متخصصة لمنتجات الخلايا الكهروضوئية الأقل تنافسية. لكن بيورن راو، المدير الفني ونائب مدير PVcomB في هيلمهولتز-زينتروم برلينويجادل بأن هذا الرأي قد يكون غير عادل. ويشير إلى أن الحلقة المفقودة لنشر تقنية الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني تكمن في التقاء قطاع البناء والتشييد، وقطاع المباني، ومصنعي الخلايا الكهروضوئية.

من مجلة الطاقة الشمسيةلقد نمت صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بسرعة، لتصل إلى ما يقارب 100 جيجاواط من بين التركيبات الجديدة السنوية على مستوى العالم، حوالي 350-400 مليون وحدة شمسية سنويًا. ومع ذلك، لا تزال تقنية الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) محدودة الانتشار. وفقًا لـ الاتحاد الأوروبي هورايزون 2020 مشروع في عام 2016، لم يتم دمج سوى حوالي 2% من سعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المركبة في أغلفة المباني.هذا أمر لافت للنظر لأن يأتي أكثر من 70% من استهلاك الطاقة العالمي و40-50% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من المناطق الحضرية.

لمعالجة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتعزيز توليد الطاقة في الموقع، البرلمان الأوروبي والمجلس قدَّم التوجيه 2010/31/EU يركز هذا التوجيه على كفاءة الطاقة في المباني، وتحديداً على "المباني ذات استهلاك الطاقة شبه الصفري". وينطبق على جميع المباني الجديدة بعد عام 2021 (بما في ذلك مباني المؤسسات العامة الجديدة منذ مطلع هذا العام). ورغم أنه لا يحدد تدابير معينة، إلا أن توليد الطاقة في الموقع يُعدّ أمراً بالغ الأهمية لتحقيق معايير المباني ذات استهلاك الطاقة شبه الصفري.

الإمكانات هائلة: ال معهد بيكريل وقد تبين أن تقنية الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) يمكن أن توفر في ألمانيا أكثر من 30% من إجمالي الطلب على الكهرباءوفي دول جنوبية مثل إيطاليا، ما يقرب من 40%.

فلماذا تبقى تقنية الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني هامشية؟ ندوة في مركز هيلمهولتز للمواد والطاقة (HZB) كشفت برلين أن المشكلة ليست نقص التكنولوجيا – إنه فجوة معرفيةيفتقر معظم المهندسين المعماريين والمخططين وأصحاب المباني إلى معلومات كافية حول إمكانيات أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني والتقنيات الداعمة لها. وتشمل المخاوف عدم جاذبية التصميم، وارتفاع التكلفة، والتعقيد المفرط. وللتغلب على هذه المفاهيم الخاطئة، يجب إعطاء الأولوية القصوى لاحتياجات المهندسين المعماريين ومالكي المباني.

تختلف أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني عن أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية المثبتة على أسطح المنازل (التي لا تتطلب تعدد الوظائف أو الجماليات). يجب على المصنّعين إعادة النظر في هذا الأمر: يجب أن تؤدي أغلفة المباني أولاً وظائفها التقليدية، ويُعدّ توليد الطاقة ميزة إضافية. تشمل الجوانب الرئيسية لمكونات الخلايا الكهروضوئية المدمجة متعددة الوظائف ما يلي:

▪ حلول مخصصة فعالة من حيث التكلفة بأحجام وأشكال وألوان وشفافية متنوعة

▪ معايير وأسعار جذابة - يفضل أن يكون متوافقًا مع نمذجة معلومات المباني (BIM)

▪ دمج مواد البناء وتوليد الطاقة في مكونات الواجهة الجديدة

▪ قدرة عالية على تحمل التظليل المؤقت (الموضعي)

▪ الاستقرار على المدى الطويل (تخفيف خرج الطاقة، ثبات المظهر مثل اللون)

▪ خطط المراقبة والصيانة المُكيّفة مع ظروف الموقع (ارتفاع التركيب، استبدال المكونات المعيبة)

▪ الامتثال للمتطلبات القانونية (السلامة، والوقاية من الحرائق، وقوانين البناء، ولوائح الطاقة)