53
Fasady 2015
energetycznej (5–13%) materiały cienkowarstwowe są korzystne dla
zastosowań budowlanych, ponieważ efektywnie funkcjonują w gorszych
warunkach nasłonecznienia i wykazują mniejszą wrażliwość na wysoką
temperaturę. Charakteryzuje je ciemny kolor (brunatny a-Si, czarny
CIGS) oraz zdecydowanie bardziej jednorodna, niż w przypadku ogniw
krystalicznych, powierzchnia.
Technologia BiPV umożliwia trwałe zintegrowanie modułów fotowol-
taicznych z konwencjonalnym tworzywem budowlanym, czego rezulta-
tem są wielofunkcyjne materiały takie jak: szkło fotowoltaiczne, solarne
blachy, płyty warstwowe.
Szkło fotowoltaiczne jest atrakcyjnym rozwiązaniem dla nowoczes-
nych konstrukcji. Ogniwa można łączyć z wieloma rodzajami szkła
budowlanego: izolacyjnym, laminowanym, rozpraszającym światło,
antywłamaniowym, kuloodpornym, akrylicznym, a nawet giętym.
Frontowa szyba (przed ogniwami) musi zapewniać maksymalną trans-
misję światła, natomiast dla tylnej warstwy praktycznie nie ma ogra-
niczeń – może być kolorowa, pokryta nadrukiem, powłoką niskoemi-
syjną, nieprzeźroczysta lub transparentna.
Zastosowanie szkła na fasadzie wiąże się z koniecznością spełnienia przez
nie wysokich wymagań pod względem bezpieczeństwa, estetyki, a także
izolacyjności termicznej. Dostępne na rynku materiały BiPV osiągają war-
tość współczynnika przenikania ciepła (U) porównywalną do konwen-
cjonalnego podwójnego szklenia z warstwą niskoemisyjną [5]. W celu
uzyskania lepszych właściwości termalnych zewnętrzną taflę szkła można
zastąpić szklanymmodułem. Ze względów bezpieczeństwa wszędzie tam,
gdzie istnieje ryzyko zranienia (konstrukcje dużej powierzchni, zawieszone
nad głową, balustrady, żaluzje), należy stosować klejone szkło bezpieczne.
Gdy obudowa modułu jest przeźroczysta, szkło BiPV częściowo prze-
puszcza światło. Wmateriałach krystalicznych przedostaje się ono
pomiędzy rozsuniętymi nieprzeźroczystymi ogniwami, tworząc charak-
terystyczne efekty wizualne. Ogniwa można też mechanicznie perfo-
rować. Szklane moduły cienkowarstwowe są częściowo przezroczyste
z natury i zapewniają jednolity widok na wskroś. Poziom transparen-
tności nie przekracza 30–50% z uwagi na to, iż wraz z jego wzrostem
maleje powierzchnia aktywna ogniw, a więc i wydajność energetyczna
całego modułu.
Semitransparentne konstrukcje BiPV są wszechstronne – wykorzystując
promieniowanie słoneczne, poprawiają warunki mikroklimatu wnętrza
i efektywność energetyczną budynku. Produkują elektryczność i kontro-
lują oświetlenie, doświetlając wnętrze światłem dziennym lub je zacienia-
jąc w zależności od potrzeb, ponadto regulują temperaturę i ruch powie-
trza. Tym samym jednocześnie optymalizują komfort i redukują zużycie
energii konwencjonalnej w mechanicznych systemach chłodzenia, ogrze-
wania, wentylacji, a także oświetlenia.
Nowa generacja materiałów BiPV wykorzystuje cienkowarstwowe
ogniwa na taśmach stalowych i plastikowych. Rolowane laminaty foto-
woltaiczne są półproduktem trwale łączonym (za pomocą specjalnych
substancji klejących) z konwencjonalnym materiałem budowlanym
w trakcie jego produkcji. W rezultacie niektóre firmy mają w standar-
dowej ofercie ten sam produkt w wersji zwykłej oraz BiPV, np.: blachy
ze stali nierdzewnej, aluminiowej i cynkowo-tytanowej, płyty war-
stwowe, panele ceramiczne, płyty betonowe, materiały tekstylne, two-
rzywa sztuczne (folie, płytki plastikowe, membrany).
Laminaty pozbawione szkła w obudowie są giętkie, lekkie i nietłu-
kące, a także wodoszczelne, odporne na uszkodzenia (można po nich
nawet chodzić) oraz zapewniają skuteczną ochronę przed warunkami
atmosferycznymi. Dzięki specjalnym technologiom ogniw wielozłą-
czowych, wykorzystujących światło w szerokim zakresie fal, są bardzo
wydajne w świetle rozproszonym.
Z uwagi na różnorodność dostępnych materiałów fotowoltaicznych
ich przedział cenowy jest bardzo szeroki. Jednak w ostatecznym roz-
rachunku, mimo wysokich kosztów początkowych, wielofunkcyjne
wyroby BiPV mogą okazać się bardziej efektywne pod względem eko-
nomicznym niż tradycyjne rozwiązania.
x x x
Efektywność energetyczna
Podstawowym celem wykorzystania fotowoltaiki jest produkcja energii
ze źródeł odnawialnych. W systemach podłączonych do sieci istotna jest
maksymalna roczna produkcja (kWh), gdyż wygenerowana elektrycz-
ność jest sprzedawana, a następnie odkupywana po preferencyjnych
cenach i zużywana np. do oświetlania fasady (w powiązaniu z syste-
mami LED) lub zasilania innych instalacji.
Na efektywność generatora fotowoltaicznego wpływa wiele czynników,
przede wszystkim: parametry elektrotechniczne urządzeń, promieniowa-
nie słoneczne, cień, temperatura. Charakterystykę urządzeń i wielkość
instalacji trzeba dopasować odpowiednio do potrzeb. Modularna budowa
systemu fotowoltaicznego umożliwia różne konfiguracje. W instalacjach
BiPV moc wyjściowa modułów (Wp) (określana w warunkach standar-
dowych) ma poboczne znaczenie, bardziej istotne jest wzajemne dopaso-
wanie urządzeń elektrycznych i konstrukcji fasady.
Optymalizacja zysków światła słonecznego niezbędna dla efektywności
BiPV wiąże się z koniecznością odpowiedniego ukształtowania fasady
lub wyboru stosownych jej fragmentów. Ilość wygenerowanej energii
zależy od typu oraz liczby użytych modułów, a także ich orientacji
i nachylenia względem Słońca. Dla warunków europejskich ideal-
nym kierunkiem jest południe (orientacja w stronę równika), odchyle-
nia w kierunku zachodnim lub wschodnim obniżą zyski energetyczne
o kilka procent. Najważniejsze dla konwersji PV jest promieniowanie
fot. M. Muszyńska-Łanowy
Fot. 3. Czarna okładzina ze szklanych modułów CIGS – budynek firmy Sulfurcell, Berlin Adlershof
fot. M. Muszyńska-Łanowy
Fot. 4. Szklane elementy BiPV w połączeniu z drewnianą konstrukcją – Akademia Mont-Cenis, Herne
