การประยุกต์ใช้และการพิจารณาการออกแบบของแผงโซลาร์เซลล์แบบรวมในอาคาร BIPV
การประยุกต์ใช้และการพิจารณาการออกแบบของแผงโซลาร์เซลล์แบบรวมในอาคาร BIPV
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมอาคาร (BIPV) คือผลิตภัณฑ์พลังงานแสงอาทิตย์ที่ผสานรวมเข้ากับผนังอาคารและส่วนประกอบต่างๆ ของอาคาร เช่น ผนังอาคาร หลังคา หรือหน้าต่างได้อย่างแนบเนียน ระบบ BIPV มีวัตถุประสงค์สองประการและเป็นส่วนหนึ่งของพื้นผิวอาคาร สามารถแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้าและทำหน้าที่เสมือนผนังอาคารได้ในเวลาเดียวกัน วันนี้เราจะมาพูดถึงการประยุกต์ใช้งานและข้อควรพิจารณาในการออกแบบระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมอาคาร BIPV
1. การแนะนำระบบโฟโตโวลตาอิกแบบบูรณาการสำหรับอาคาร BIPV
ระบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการสำหรับอาคาร (Building Integrated Photovoltaics: BIPV) มีวัตถุประสงค์สองประการ คือ ทำหน้าที่เป็นชั้นนอกของโครงสร้างและผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้งานในพื้นที่หรือส่งออกไปยังโครงข่ายไฟฟ้า ระบบ BIPV ช่วยประหยัดค่าวัสดุและค่าไฟฟ้า ลดมลพิษ และเพิ่มความน่าดึงดูดใจให้กับอาคาร แม้ว่าระบบ BIPV จะสามารถนำไปใช้กับโครงสร้างต่างๆ ได้ในรูปแบบการปรับปรุง แต่ประโยชน์สูงสุดของระบบ BIPV จะเกิดขึ้นได้เมื่อรวมระบบนี้ไว้ในการออกแบบอาคารเบื้องต้น สำหรับข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ BIPV โปรดดูที่: BIPV หมายความว่าอย่างไร? บทความนี้
2. การประยุกต์ใช้ระบบโฟโตโวลตาอิกแบบบูรณาการ BIPV สำหรับอาคาร
ผนังอาคาร – แผงโซลาร์เซลล์สามารถติดตั้งเข้ากับผนังอาคารได้ แทนที่กระจกหน้าต่างแบบเดิมด้วยแผงโซลาร์เซลล์แบบฟิล์มบางโปร่งแสงหรือแบบผลึก พื้นผิวเหล่านี้ได้รับแสงแดดโดยตรงน้อยกว่าระบบหลังคา แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีพื้นที่ใช้สอยที่กว้างขวางกว่า ในงานปรับปรุงอาคาร แผงโซลาร์เซลล์ยังสามารถใช้ปกปิดภายนอกอาคารที่ดูไม่สวยงามหรือเสื่อมสภาพได้อีกด้วย
หลังคา – ในการใช้งานประเภทนี้ วัสดุโซลาร์เซลล์จะเข้ามาแทนที่วัสดุมุงหลังคา หรือในบางกรณีก็แทนที่ตัวหลังคาเอง บริษัทบางแห่งนำเสนอหลังคาโซลาร์เซลล์แบบชิ้นเดียวที่ผสานรวมเข้าด้วยกัน ทำจากกระจกลามิเนต
กระจก – เซลล์แสงอาทิตย์แบบบางเฉียบสามารถนำมาใช้สร้างพื้นผิวโปร่งแสงที่ให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านได้ขณะผลิตกระแสไฟฟ้า มักใช้สร้างสกายไลท์หรือเรือนกระจกสำหรับระบบโซลาร์เซลล์
3. ข้อควรระวังในการออกแบบสถาปัตยกรรม BIPV
ส่วนสำคัญในการเพิ่มมูลค่าของระบบ BIPV ให้สูงสุดคือการวางแผนสำหรับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและโครงสร้าง ซึ่งทั้งสองปัจจัยนี้ส่งผลต่อเศรษฐศาสตร์ ความสวยงาม และการทำงานโดยรวมของระบบพลังงานแสงอาทิตย์
- ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม
ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ (Insolation) – คือปริมาณรังสีดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ยที่ได้รับ โดยทั่วไปคำนวณเป็นหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมง/ตารางเมตร/วัน เป็นวิธีทั่วไปที่สุดในการอธิบายปริมาณทรัพยากรพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่เฉพาะ
สภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศ – อุณหภูมิโดยรอบที่สูงอาจลดผลผลิตของระบบสุริยะลง และรูปแบบเมฆและปริมาณน้ำฝนอาจส่งผลต่อผลผลิตของระบบและความต้องการในการบำรุงรักษา มลพิษทางอากาศที่รุนแรงอาจจำเป็นต้องทำความสะอาดเป็นประจำเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
การบังแดด – ต้นไม้ อาคารใกล้เคียง และโครงสร้างอื่นๆ บดบังแสงแดด ทำให้ผลผลิตของระบบโฟโตโวลตาอิคลดลง
ละติจูด – ระยะห่างจากเส้นศูนย์สูตรส่งผลต่อมุมเอียงที่เหมาะสมที่สุดของแผงโซลาร์เซลล์ในการรับรังสีจากดวงอาทิตย์
- ปัจจัยเชิงโครงสร้าง
ข้อกำหนดด้านพลังงานของอาคาร – การออกแบบระบบ BIPV ควรพิจารณาว่าอาคารจะสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องพึ่งโครงข่ายไฟฟ้าหรือไม่ ซึ่งจะต้องใช้แบตเตอรี่หรือระบบกักเก็บพลังงานในสถานที่อื่นๆ
การออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ – การออกแบบระบบโซลาร์เซลล์ขึ้นอยู่กับความต้องการพลังงานของอาคาร รวมถึงข้อจำกัดด้านโครงสร้างหรือความสวยงามที่อาจจำกัดการเลือกใช้วัสดุ แผงโซลาร์เซลล์ซิลิคอนผลึกมีกำลังไฟฟ้าต่อตารางเมตรสูงกว่า แต่มีข้อจำกัดด้านต้นทุนและการออกแบบที่สูงกว่า วัสดุฟิล์มบางผลิตไฟฟ้าต่อตารางเมตรได้น้อยกว่า แต่มีราคาถูกกว่าและสามารถติดตั้งบนพื้นผิวได้ง่ายกว่า
4.Summary
BIPV ไม่เพียงแต่สามารถผลิตไฟฟ้าสะอาดได้โดยไม่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังส่งผลกระทบต่อการใช้พลังงานของอาคารผ่านการใช้แสงธรรมชาติและลดภาระการทำความเย็น ดังนั้น BIPV จึงสามารถมีส่วนร่วมในการพัฒนาอาคารที่ใช้พลังงานสุทธิเป็นศูนย์ได้ BIPV จึงเป็นวัสดุก่อสร้างชนิดเดียวที่ให้ผลตอบแทนจากการลงทุน (ROI) โดยเปลี่ยนหลังคาและผนังอาคารให้กลายเป็นสินทรัพย์ที่ก่อให้เกิดพลังงาน
