Fotoelektriniai moduliai integruoti į pastatus - BIPV

Į  pastatus integruoti fotoelektriniai moduliai BIPV  gali būti montuojami pastato stoge, sienose, net languose bei stoglangiuose ir sujungti su skirstomaisiais tinklais. Šio tipo sistemos yra vienas naujausių fotoelektros technologijų pasiekimų, užtikrinančių didžiausią ilgalaikį iškastinio kuro naudojimo bei CO2 dujų išmetimo į atmosferą sumažinimą. Būtent todėl pastaraisiais metais BIPV plėtrai yra skiriamas ypatingas dėmesys.

Planuojant fotoelektrinės sistemos instaliavimą, jau pastatus projektuojant, galima sulaukti nemažai pranašumų. Pavyzdžiui, vietoje dalies stogo naudojant fotoelektrinius modulius galima ir sumažinti sistemos įrengimo kaštus, ir sutaupyti statybinių medžiagų sąskaita. 80% pasaulyje instaliuojamų fotoelektrinių sistemų šiuo metu yra į pastatus integruotos sistemos, prijungtos prie tinklų. Rytų Europos šalyse, neseniai prisijungusiose prie Europos Sąjungos, tokios sistemos kol kas yra retenybė ne tik dėl grynai ekonominių sąlygų, bet ir dėl įsišaknijusios nuomonės, kad Baltijos šalyse ar Lenkijoje jos nebus efektyvios dėl nepalankaus klimato. Potencialius investuotojus įtikinti fotoelektrinių sistemų patikimumu ir jų branda rinkos požiūriu galėtų nebent tikslūs, moksliniais metodais surinkti ilgalaikės sistemų veikos ir jų techninių parametrų kitimo duomenys, kuriuos pateiktų visuomenės pasitikėjimą turinti mokslo institucija.

2009 m. kovo 31 d. Europos Parlamente įvyko balsavimas dėl pataisų Pastatų energinio efektyvumo direktyvai (angl. Energy Performance of Buildings Directive – EPBD). Šiomis pataisomis yra reikalaujama, kad visi po 2018 m. gruodžio pastatyti nauji pastatai privalės būti bent jau pasyvūs energijos sunaudojimo ir šiltnamio dujų emisijos išmetimo požiūriais. Fotoelektra puikiai tenkina tokius reikalavimus, todėl direktyva be abejonės prisidės prie rinkos augimo ir fotoelektros naudojimo statybose plitimo.

Nemažai Europos šalių jau dabar įsivedė papildomas taisykles, apibrėžiančias šiltnamio dujų išmetimo pastatuose ribojimą. Europos Komisija remia egzistuojančius ir naujai įvedamus atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą ir energinį efektyvumą skatinančius teisinius instrumentus, tokius kaip sumažintas PVM tarifas, šios rūšies veiklų finansavimas Regioninės plėtros fondų lėšomis ar specialaus Energinio efektyvumo fondo įsteigimas.

Panaudojant stogus elektros energiją galima gaminti betarpiškai ten, kur ji yra naudojama, todėl šitaip labai sumažėja skirstomųjų tinklų apkrova. Didžiojoje Britanijoje buvo paskaičiuota, jog padengus fotoelektros moduliais vien tik į pietų pusę nukreiptus pastatų stogus ir fasadus per metus būtų galima pagaminti 140 TWh elektros energijos – apie 35% viso šios šalies metinio poreikio elektrai.

Jeigu teoriškai sugalvotume visus Lietuvos elektros energijos poreikius (~ 10 TWh 2010 metais) patenkinti vien fotoelektrinių sistemų gaminama elektra, reiktų tokiomis sistemomis užkloti 0,17% šalies teritorijos ploto (skaičiuojant daromos prielaidos, kad vienas instaliuotas pikinis kilovatas per metus duos 900 kWh, o 1 kWp saulės jėgainė užims 10 m²).

Siekiant platesnio į pastatus integruotų fotoelektros technologijų panaudojimo, mokslui keliami šie uždaviniai: fotoelektrinių sistemų į pastatus integruojamų fotoelektros sistemų standartizacija, į pastatus integruojamų fotoelektros sistemų atitikimas statybų reglamentui (t.y. fotoelektros modulių atitikimo statybinių medžiagų reikalavimams). Esamų medžiagų tobulinimas, naujų fotoelektros medžiagų sukūrimas, kurios leistų sumažinti instaluotos sistemos kainą, atitiktų ilgaamžiškumo ir specifiniams staybiniams, architektūriniams reikalavimams.

Iki šiol kalbant apie fotoelektrines sistemas daugiausiai pabrėžiama jų teikiama energinė nauda. Svarbu atminti ir tai, kad BIPV technologija pagerina šiuolaikinių pastatų estetinį vaizdą. Tai taip pat yra puiki reklama pastato savininkui ar rėmėjams, finansavusiems fasade įrengtą fotoelektrinę sistemą, rodanti jų dėmesį šiuolaikinėms technologijoms ir rūpestį aplinkos išsaugojimu.





Letuvos integruotos į pastatus fotoelektros potencialas. Lietuvos teritorija apima 65 200 km2 plotą. Įvairiose Lietuvos vietovėse per metus į horizontalaus paviršiaus kvadratinį metrą patenka nuo 926 kWh/m2 metus (Biržai) iki 1042 kWh/m2 metus (Nida) saulės spindulinės energijos. Vidutiniškai Lietuvoje ši krintanti energija sudaro ~1000 kWh/m2 metus. Tuo būdu į Lietuvos teritoriją patenka 6,54*1013 kWh/metus. Lietuvoje yra ~150 km2 namų stogų, kurie gali buti panaudoti fotoelektros saulės jėgainėms įrengti. Į juos krinta 1,5*1011 kWh/metus saulės spindulinės energijos. Esant saulės elementų efektyvumui 15%, iš jėgainių, įrengtų ant stogų, galima gauti 2,25*1010 kWh/metus. Šiuo metu Lietuvos elektros energijos galingumai leidžia pagaminti 2,27*1010 kWh/metus. Taigi, įrengtos ant visų namų stogų fotoelektrinės saulės jėgainės turėtų galią lygią Lietuvos elektros jėgainių galiai. Krintanti į žemės paviršių saulės spindulinė energija kinta priklausomai nuo metų laikų, paros laiko ir meteorologinių sąlygų. Taip, energija krintanti lapkričio, gruodžio, sausio mėnesiais sudaro tik 10% energijos, krintančios gegužį, birželį, liepą. Naktį energija artima nuliui, stipriai apniūkusią dieną - sudaro tik kelis procentus nuo gierią dieną krintančios energijos. Fotoelektrinė saulės energija, kaip vienintelis nuolatinis energijos šaltinis gali būti panaudojama tik turint galimybę ją akumuliuoti, tokiu būdu perdengiant energijos nepakankamumą, sukeltą sezoninių, paros ir meteorologinių kitimų. Šiuo metu naudojami trys akumuliavimo būdai: elektros akumuliatoriuose, vandens akumuliaciniuose baseinuose, jungiantis prie valstybinio elektros tinklo per reversinius skaitiklius. Perspektyvus kompensacijos būdas - jungimas su vėjo jėgaine. Esama atvejų, kai akumuliacija nereikalinga (pvz., tiltų, požeminių, įrengimų, katodinė, apsauga).