الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في المباني

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة
تم تغطية برج CIS في مانشستر بإنجلترا بألواح الطاقة الشمسية بتكلفة 5.5 مليون جنيه إسترليني. وبدأ البرج في إمداد الشبكة الوطنية بالكهرباء في نوفمبر 2005.
المقر الرئيسي لشركة أبل في كاليفورنيا. السقف مغطى بألواح شمسية.

الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني ( BIPV ) هي مواد كهروضوئية تستخدم لتحل محل مواد البناء التقليدية في أجزاء من غلاف المبنى مثل السقف أو فتحات السقف أو الواجهات. [1] يتم دمجها بشكل متزايد في تشييد المباني الجديدة كمصدر رئيسي أو إضافي للطاقة الكهربائية، على الرغم من أنه يمكن إعادة تجهيز المباني القائمة بتكنولوجيا مماثلة. تتمثل ميزة الخلايا الكهروضوئية المتكاملة على الأنظمة غير المتكاملة الأكثر شيوعًا في أنه يمكن تعويض التكلفة الأولية عن طريق تقليل المبلغ الذي يتم إنفاقه على مواد البناء والعمالة التي تُستخدم عادةً لبناء جزء المبنى الذي تحل محله وحدات BIPV. بالإضافة إلى ذلك، تسمح BIPV باعتماد الطاقة الشمسية على نطاق أوسع عندما تكون جماليات المبنى مهمة والألواح الشمسية التقليدية المثبتة على الرفوف من شأنها أن تعطل المظهر المقصود للمبنى.

يُستخدم مصطلح الخلايا الكهروضوئية المطبقة على المباني ( BAPV ) أحيانًا للإشارة إلى الخلايا الكهروضوئية التي يتم تركيبها وإعادة تركيبها في المبنى بعد اكتمال البناء. معظم التركيبات المدمجة في المباني هي في الواقع خلايا كهروضوئية مركبة. يميز بعض المصنّعين والبنائين الخلايا الكهروضوئية المركبة على المباني الجديدة عن الخلايا الكهروضوئية المركبة على المباني. [2]

تاريخ

بدأت تطبيقات الطاقة الكهروضوئية للمباني في الظهور في سبعينيات القرن العشرين. تم توصيل أو تركيب وحدات الطاقة الكهروضوئية ذات الإطارات المصنوعة من الألومنيوم على المباني التي كانت عادةً في مناطق نائية بدون إمكانية الوصول إلى شبكة الطاقة الكهربائية. في الثمانينيات، بدأ عرض إضافات وحدات الطاقة الكهروضوئية على الأسطح. تم تثبيت أنظمة الطاقة الكهروضوئية هذه عادةً على المباني المتصلة بشبكة المرافق في المناطق ذات محطات الطاقة المركزية. في التسعينيات، أصبحت منتجات بناء الطاقة الكهروضوئية المتكاملة المصممة خصيصًا للدمج في غلاف المبنى متاحة تجاريًا. [3] افترضت أطروحة دكتوراه عام 1998 لباترينا إيفرت، بعنوان التقييم الاقتصادي للطاقة الكهروضوئية المتكاملة ، أنه في يوم من الأيام ستكون هناك قيمة اقتصادية لتداول أرصدة الطاقة المتجددة (RECs). [4] يشير تقييم اقتصادي عام 2011 ونظرة عامة موجزة لتاريخ الطاقة الكهروضوئية المتكاملة من قبل المختبر الوطني للطاقة المتجددة في الولايات المتحدة إلى أنه قد تكون هناك تحديات تقنية كبيرة يجب التغلب عليها قبل أن تصبح تكلفة تركيب الطاقة الكهروضوئية المتكاملة قادرة على المنافسة مع الألواح الكهروضوئية. [5] ومع ذلك، هناك إجماع متزايد على أن أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة من خلال تسويقها على نطاق واسع سوف تصبح العمود الفقري للهدف الأوروبي لبناء مباني خالية من الطاقة بحلول عام 2020. [6] وعلى الرغم من الوعد التقني، فقد تم تحديد الحواجز الاجتماعية التي تحول دون الاستخدام الواسع النطاق، مثل الثقافة المحافظة لصناعة البناء والتكامل مع التصميم الحضري عالي الكثافة. يقترح هؤلاء المؤلفون أن تمكين الاستخدام طويل الأمد يعتمد على الأرجح على قرارات السياسة العامة الفعالة بقدر ما يعتمد على التطور التكنولوجي. [7]

الاستمارات

نظام BIPV CoolPly الفائز بجائزة مشروع الطاقة لعام 2009، والذي ينتج 525 كيلو وات، والذي تم تصنيعه بواسطة SolarFrameWorks, Co. في مجمع Patriot Place المجاور لملعب Gillette في Foxborough، MA. تم تركيب النظام على غشاء سقف أحادي الطبقة على سطح مستوٍ دون اختراق السقف.
واجهة BAPV الشمسية على مبنى بلدي يقع في مدريد ( إسبانيا ).
ألواح الطاقة الشمسية المدمجة في المباني من إنتاج شركة United Solar Ovonic ذات الأغشية الرقيقة

تستخدم أغلب منتجات BIPV إحدى تقنيتين: الخلايا الشمسية البلورية (c-SI) أو الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. تتألف تقنيات C-SI من رقائق من السليكون البلوري أحادي الخلية والتي تعمل بشكل عام بكفاءة أعلى من الخلايا ذات الأغشية الرقيقة ولكن إنتاجها أكثر تكلفة. [8] يمكن تصنيف تطبيقات هاتين التقنيتين حسب خمسة أنواع رئيسية من منتجات BIPV: [8]

  1. أنظمة السقف القياسية. وهي تأخذ عمومًا شكل شرائح قابلة للتطبيق من الخلايا الكهروضوئية.
  2. الأنظمة شبه الشفافة. تُستخدم هذه المنتجات عادةً في البيوت الزجاجية أو التطبيقات التي تتطلب الطقس البارد حيث يجب التقاط الطاقة الشمسية والسماح لها بالدخول إلى المبنى في نفس الوقت.
  3. أنظمة الكسوة. هناك مجموعة واسعة من هذه الأنظمة؛ والقاسم المشترك بينها هو تطبيقها الرأسي على واجهة المبنى.
  4. البلاط والقوباء المنطقية الشمسية. هذه هي أنظمة BIPV الأكثر شيوعًا حيث يمكن استبدالها بسهولة بلمسات نهائية تقليدية لأسقف القرميد.
  5. الصفائح المرنة. يتم شراؤها عادة في شكل صفائح رقيقة، ويمكن لصق هذه المنتجات على مجموعة متنوعة من الأشكال، في المقام الأول أشكال الأسقف.

باستثناء الصفائح المرنة، يمكن لكل فئة من الفئات المذكورة أعلاه الاستفادة من تقنيات c-SI أو الأغشية الرقيقة، حيث تكون تقنيات الأغشية الرقيقة قابلة للتطبيق فقط على الصفائح المرنة - وهذا يجعل منتجات BIPV ذات الأغشية الرقيقة مثالية لتطبيقات التصميم المتقدمة التي لها جانب حركي.

بين الفئات الخمس، يمكن تطبيق منتجات BIPV في مجموعة متنوعة من السيناريوهات: الأسطح المائلة، الأسطح المسطحة، الأسطح المنحنية، الواجهات شبه الشفافة، المناور، أنظمة التظليل، الجدران الخارجية، والجدران الستارية، مع كون الأسطح المسطحة والأسقف المائلة هي الأكثر مثالية لالتقاط الطاقة الشمسية. [8] تُستخدم نطاقات منتجات BIPV لأنظمة التسقيف والتظليل بشكل شائع في التطبيقات السكنية بينما تُستخدم أنظمة الجدران والكسوة بشكل شائع في الإعدادات التجارية. [9] بشكل عام، تتمتع أنظمة BIPV للأسقف حاليًا بحصة سوقية أكبر وهي أكثر كفاءة بشكل عام من أنظمة BIPV للواجهات والكسوة بسبب توجهها نحو الشمس. [9]

تتوفر وحدات الطاقة الكهروضوئية المدمجة في المباني بعدة أشكال:

  • أسطح مستوية
    • إن أكثر الخلايا الشمسية انتشارًا حتى الآن هي خلية شمسية رقيقة غير متبلورة مدمجة في وحدة بوليمر مرنة تم ربطها بغشاء السقف باستخدام ورقة لاصقة بين الطبقة الخلفية لوحدة الطاقة الشمسية وغشاء السقف. [ يحتاج إلى توضيح ] أصبحت تقنية سيلينيد النحاس والإنديوم والغاليوم (CIGS) قادرة الآن على توفير كفاءة خلية بنسبة 17٪ كما أنتجتها شركة مقرها الولايات المتحدة [10] وكفاءة وحدات مدمجة في المباني مماثلة في أغشية TPO أحادية الطبقة من خلال دمج هذه الخلايا بواسطة شركة مقرها المملكة المتحدة. [11]
  • أسقف مائلة
    • بلاط السقف الشمسي عبارة عن بلاط سقف ( سيراميكي ) مع وحدات شمسية مدمجة. تم تطوير بلاط السقف الشمسي السيراميكي وحصل على براءة اختراعه بواسطة شركة هولندية [12] في عام 2013.
    • وحدات على شكل بلاط سقف متعدد.
    • تُعد ألواح الطاقة الشمسية وحدات مصممة لتبدو وتتصرف مثل ألواح الطاقة الشمسية العادية، مع دمج خلية رقيقة مرنة.
    • إنه يطيل عمر السقف الطبيعي من خلال حماية العزل والأغشية من الأشعة فوق البنفسجية وتدهور المياه. ويفعل ذلك من خلال القضاء على التكثيف لأن نقطة الندى تظل أعلى من غشاء السقف. [13]
طبقة رقيقة من الطاقة الشمسية تتدفق على طول سقف معدني قائم [14]
  • يتم الآن دمج الأسقف المعدنية المائلة (الهيكلية والمعمارية) مع وظائف الطاقة الكهروضوئية إما عن طريق ربط وحدة مرنة قائمة بذاتها [15] أو عن طريق سد خلايا CIGS بالحرارة والفراغ مباشرة على الركيزة [16]
  • الواجهة
    • يمكن تركيب الواجهات على المباني القائمة، مما يمنح المباني القديمة مظهرًا جديدًا تمامًا. يتم تركيب هذه الوحدات على واجهة المبنى، فوق الهيكل القائم، مما قد يزيد من جاذبية المبنى وقيمته عند إعادة بيعه. [17]
  • تزجيج
    • النوافذ الكهروضوئية عبارة عن وحدات شفافة (شبه شفافة) يمكن استخدامها لتحل محل عدد من العناصر المعمارية المصنوعة عادة من الزجاج أو مواد مماثلة، مثل النوافذ والفتحات السقفية. بالإضافة إلى إنتاج الطاقة الكهربائية، يمكن لهذه النوافذ أن تخلق المزيد من وفورات الطاقة بسبب خصائص العزل الحراري المتفوقة والتحكم في الإشعاع الشمسي.
  • الزجاج الملون الكهروضوئي: لقد فتح دمج تقنيات حصاد الطاقة في المنازل والمباني التجارية مجالات بحثية إضافية تضع اعتبارات أكبر للجماليات الإجمالية للمنتج النهائي. وفي حين لا يزال الهدف هو الحفاظ على مستويات عالية من الكفاءة، فإن التطورات الجديدة في النوافذ الكهروضوئية تهدف أيضًا إلى تقديم مستويات مثالية من شفافية الزجاج للمستهلكين و/أو الفرصة للاختيار من بين مجموعة من الألوان. يمكن تصميم الألواح الشمسية "الزجاجية الملونة" بألوان مختلفة بشكل مثالي لامتصاص نطاقات محددة من الأطوال الموجية من الطيف الأوسع. تم تطوير الزجاج الكهروضوئي الملون بنجاح باستخدام الخلايا الشمسية شبه الشفافة والبيروفسكايت والخلايا الحساسة للصبغة.
    • تم إنشاء الخلايا الشمسية البلازمونية التي تمتص وتعكس الضوء الملون باستخدام تقنية فابري بيرو إيتالون. تتكون هذه الخلايا من "غشائين معدنيين عاكسين متوازيين وغشاء تجويف عازل بينهما". [18] القطبان مصنوعان من الفضة والتجويف بينهما يعتمد على أكسيد الأنتيمون. يؤدي تعديل سمك وانكسار التجويف العازل إلى تغيير الطول الموجي الذي سيتم امتصاصه بشكل مثالي. إن مطابقة لون زجاج طبقة الامتصاص للجزء المحدد من الطيف الذي يتم ضبط سمك الخلية ومؤشر الانكسار لنقله بشكل أفضل يعزز من جمال الخلية من خلال تكثيف لونها ويساعد في تقليل خسائر التيار الضوئي. تم تحقيق نفاذية 34.7٪ و 24.6٪ في أجهزة الضوء الأحمر والأزرق على التوالي. يمكن للأجهزة الزرقاء تحويل 13.3٪ من الضوء الممتص إلى طاقة، مما يجعلها الأكثر كفاءة بين جميع الأجهزة الملونة التي تم تطويرها واختبارها.
    • يمكن ضبط تقنية الخلايا الشمسية البيروفسكايتية إلى اللون الأحمر والأخضر والأزرق عن طريق تغيير سمك الأسلاك النانوية المعدنية إلى 8 و20 و45 نانومتر على التوالي. [19] تم تحقيق أقصى كفاءة للطاقة بنسبة 10.12٪ و8.17٪ و7.72٪ عن طريق مطابقة انعكاس الزجاج مع الطول الموجي الذي تم تصميم الخلية المحددة لنقله على النحو الأمثل.
    • تستخدم الخلايا الشمسية المصبوغة بالكهرباء السائلة لالتقاط الضوء وتحويله إلى طاقة قابلة للاستخدام؛ ويتم تحقيق ذلك بطريقة مماثلة لكيفية تسهيل الصبغات الطبيعية لعملية التمثيل الضوئي في النباتات. وفي حين أن الكلوروفيل هو الصبغ المحدد المسؤول عن إنتاج اللون الأخضر في الأوراق، فإن الصبغات الأخرى الموجودة في الطبيعة مثل الكاروتينات والأنثوسيانين تنتج أشكالًا مختلفة من الصبغات البرتقالية والأرجوانية. [20] أثبت باحثون من جامعة كونسيبسيون جدوى الخلايا الشمسية الملونة المصبوغة بالكهرباء والتي تظهر وتمتص بشكل انتقائي أطوال موجية محددة من الضوء. [21] يستخدم هذا الحل منخفض التكلفة استخراج الصبغات الطبيعية من فاكهة الماكي والآس الأسود والسبانخ كمواد مسببة للحساسية. ثم يتم وضع هذه المواد المسببة للحساسية الطبيعية بين طبقتين من الزجاج الشفاف. وبينما تظل مستويات كفاءة هذه الخلايا منخفضة التكلفة بشكل خاص غير واضحة، فقد تمكنت الأبحاث السابقة في الخلايا الصبغية العضوية من تحقيق "كفاءة تحويل عالية الطاقة بنسبة 9.8٪". [22] [23] [24]

الخلايا الكهروضوئية الشفافة والشبه شفافة

تستخدم الألواح الشمسية الشفافة طلاء أكسيد القصدير على السطح الداخلي للألواح الزجاجية لتوصيل التيار خارج الخلية. تحتوي الخلية على أكسيد التيتانيوم المغطى بصبغة ضوئية كهربائية . [25]

تستخدم أغلب الخلايا الشمسية التقليدية الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء لتوليد الكهرباء. وعلى النقيض من ذلك، تستخدم الخلية الشمسية الجديدة المبتكرة أيضًا الأشعة فوق البنفسجية. ويمكن أن تكون مساحة سطح التركيب كبيرة عند استخدامها لتحل محل زجاج النوافذ التقليدي، أو وضعها فوق الزجاج، مما يؤدي إلى استخدامات محتملة تستفيد من الوظائف المشتركة لتوليد الطاقة والإضاءة والتحكم في درجة الحرارة. [ بحاجة لمصدر ]

هناك اسم آخر للخلايا الكهروضوئية الشفافة وهو "الخلايا الكهروضوئية الشفافة" (حيث تنقل نصف الضوء الذي يسقط عليها). وعلى غرار الخلايا الكهروضوئية غير العضوية، تتمتع الخلايا الكهروضوئية العضوية أيضًا بالقدرة على أن تكون شفافة.

أنواع الخلايا الكهروضوئية الشفافة والشبه شفافة

غير انتقائي للطول الموجي

تحقق بعض الخلايا الكهروضوئية غير الانتقائية لطول الموجة شبه الشفافية من خلال التجزئة المكانية للخلايا الشمسية المعتمة. تستخدم هذه الطريقة أي نوع من الخلايا الكهروضوئية المعتمة وتوزع عدة خلايا صغيرة على ركيزة شفافة. يؤدي توزيعها بهذه الطريقة إلى تقليل كفاءة تحويل الطاقة بشكل كبير مع زيادة النقل. [26]

هناك فرع آخر من الخلايا الكهروضوئية غير الانتقائية للطول الموجي يستخدم أشباه الموصلات الرقيقة التي تمتص الضوء بشكل واضح وذات سماكة صغيرة أو فجوات نطاقية كبيرة بما يكفي للسماح للضوء بالمرور من خلالها. وينتج عن هذا خلايا كهروضوئية شبه شفافة مع مقايضة مباشرة مماثلة بين الكفاءة والنقل مثل الخلايا الشمسية المعتمة المجزأة مكانيًا. [26]

انتقائية الطول الموجي

تحقق الخلايا الكهروضوئية الانتقائية لطول الموجة الشفافية من خلال استخدام مواد تمتص الأشعة فوق البنفسجية و/أو الأشعة تحت الحمراء القريبة فقط وقد تم عرضها لأول مرة في عام 2011. [27] وعلى الرغم من انتقالاتها الأعلى، فقد نتجت كفاءة تحويل طاقة أقل بسبب مجموعة متنوعة من التحديات. وتشمل هذه أطوال انتشار الإكسيتون الصغيرة، وتوسيع نطاق الأقطاب الشفافة دون تعريض الكفاءة للخطر، والعمر العام بسبب تقلب المواد العضوية المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية الانتقائية لطول الموجة بشكل عام. [26]

الابتكارات في مجال الطاقة الكهروضوئية الشفافة والشبه شفافة

كانت المحاولات المبكرة لتطوير الخلايا الكهروضوئية العضوية شبه الشفافة غير الانتقائية للطول الموجي باستخدام طبقات نشطة رقيقة للغاية يتم امتصاصها في الطيف المرئي قادرة فقط على تحقيق كفاءات أقل من 1٪. [28] ومع ذلك، في عام 2011، أظهرت الخلايا الكهروضوئية العضوية الشفافة التي تستخدم مانحًا عضويًا لكلورو الألومنيوم فثالوسيانين (ClAlPc) ومستقبلًا للفوليرين امتصاصًا في طيف الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بكفاءة حوالي 1.3٪ ونقل الضوء المرئي بأكثر من 65٪. [27] في عام 2017، طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عملية لترسيب أقطاب الجرافين الشفافة بنجاح على الخلايا الشمسية العضوية مما أدى إلى انتقال 61٪ من الضوء المرئي وتحسين الكفاءة تتراوح من 2.8٪ إلى 4.1٪. [29]

أظهرت الخلايا الشمسية المصنوعة من البيروفسكايت ، والتي تحظى بشعبية كبيرة بسبب وعدها بأنها من الجيل التالي من الخلايا الكهروضوئية ذات الكفاءة التي تزيد عن 25%، وعدًا أيضًا كخلايا كهروضوئية شفافة. في عام 2015، أظهرت خلية شمسية شبه شفافة من البيروفسكايت باستخدام ثلاثي يوديد الرصاص من ميثيل الأمونيوم وشبكة أسلاك نانوية فضية أعلى قطب كهربائي معدل انتقال 79% عند طول موجي 800 نانومتر وكفاءات بلغت حوالي 12.7%. [30]

إعانات حكومية

في بعض البلدان، يتم تقديم حوافز إضافية أو إعانات لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المدمجة في المباني بالإضافة إلى التعريفات الحالية لأنظمة الطاقة الشمسية المستقلة. منذ يوليو 2006، عرضت فرنسا أعلى حافز لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المدمجة في المباني، وهو ما يعادل علاوة إضافية قدرها 0.25 يورو/كيلووات ساعة تُدفع بالإضافة إلى 30 سنتًا يورو لأنظمة الطاقة الكهروضوئية. [31] [32] [33] تُقدم هذه الحوافز في شكل سعر يُدفع مقابل الكهرباء التي تُغذى بها الشبكة.

الاتحاد الأوروبي

  • فرنسا 0.25 يورو/كيلوواط ساعة [32]
  • انتهت مكافأة الواجهة بقيمة 0.05 يورو/كيلووات ساعة في ألمانيا في عام 2009
  • إيطاليا 0.04–0.09 يورو/كيلوواط ساعة [ بحاجة لمصدر ]
  • المملكة المتحدة 4.18 ب/كيلوواط ساعة [34]
  • إسبانيا، مقارنة بتركيبة غير مبنية تتلقى 0.28 يورو/كيلووات ساعة (RD 1578/2008):
    • ≤20 كيلو وات: 0.34 يورو/كيلو وات في الساعة
    • >20 كيلو وات: 0.31 يورو/كيلو وات في الساعة

الولايات المتحدة

  • الولايات المتحدة – تختلف حسب الولاية. راجع قاعدة بيانات الحوافز الحكومية للطاقة المتجددة والكفاءة لمزيد من التفاصيل. [35]

الصين

وبالإضافة إلى الإعلان عن برنامج دعم لمشاريع الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في مارس/آذار 2009، والذي يقدم 20 يواناً صينياً لكل واط لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة و15 يواناً صينياً لكل واط لأنظمة الطاقة فوق الأسطح، كشفت الحكومة الصينية مؤخراً عن برنامج دعم الطاقة الكهروضوئية "مشروع الشمس الذهبية التجريبي". ويهدف برنامج الدعم إلى دعم تطوير مشاريع توليد الكهرباء الكهروضوئية وتسويق تكنولوجيا الطاقة الكهروضوئية. وقد أعلنت وزارة المالية ووزارة العلوم والتكنولوجيا والمكتب الوطني للطاقة بشكل مشترك عن تفاصيل البرنامج في يوليو/تموز 2009. [36] وتحق لمشاريع توليد الكهرباء الكهروضوئية المتكاملة المؤهلة على الشبكة، بما في ذلك أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة على الأسطح والأنظمة المثبتة على الأرض، الحصول على دعم يعادل 50% من إجمالي استثمار كل مشروع، بما في ذلك البنية الأساسية المرتبطة بنقل الطاقة. أما المشاريع المستقلة المؤهلة خارج الشبكة في المناطق النائية فسوف تكون مؤهلة للحصول على دعم يصل إلى 70% من إجمالي الاستثمار. [37] في منتصف نوفمبر/تشرين الثاني، اختارت وزارة المالية الصينية 294 مشروعاً بإجمالي قدرة 642 ميغاواط، بتكلفة تقدر بنحو 20 مليار يوان صيني (3 مليارات دولار أميركي) لخطة الدعم التي تهدف إلى تعزيز إنتاج الطاقة الشمسية في البلاد بشكل كبير. [38]

أنواع أخرى من الخلايا الكهروضوئية المتكاملة

تتشابه الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المركبات (ViPV) مع المركبات الأخرى. [39] يمكن دمج الخلايا الشمسية في الألواح المعرضة لأشعة الشمس مثل غطاء المحرك والسقف وربما صندوق السيارة اعتمادًا على تصميم السيارة. [40] [41] [42] [43]

التحديات

أداء

نظرًا لأن أنظمة BIPV تولد الطاقة في الموقع وتندمج في غلاف المبنى، فإن طاقة خرج النظام والخصائص الحرارية هما مؤشران أساسيان للأداء. تتمتع أنظمة BIPV التقليدية بقدرة تبديد حرارة أقل من أنظمة الطاقة الكهروضوئية المثبتة على الرف، مما يؤدي إلى تعرض وحدات BIPV لدرجات حرارة تشغيل أعلى. قد تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تدهور المادة شبه الموصلة للوحدة، مما يقلل من كفاءة الإخراج ويؤدي إلى الفشل المبكر. [44] بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة أنظمة BIPV حساسة للظروف الجوية، وقد يؤدي استخدام أنظمة BIPV غير المناسبة أيضًا إلى تقليل كفاءة خرج الطاقة الخاصة بها. [44] من حيث الأداء الحراري، يمكن لنوافذ BIPV تقليل حمل التبريد مقارنة بنوافذ الزجاج الشفاف التقليدية، ولكنها قد تزيد من حمل التدفئة للمبنى. [45]

يكلف

يعد الاستثمار الأولي المرتفع في أنظمة BIPV أحد أكبر العوائق أمام التنفيذ. [44] بالإضافة إلى التكلفة الأولية لشراء مكونات BIPV، فإن الطبيعة المتكاملة للغاية لأنظمة BIPV تزيد من تعقيد تصميم المبنى، مما يؤدي بدوره إلى زيادة تكاليف التصميم والبناء. [44] كما يؤدي عدم كفاية الممارسين وعديمي الخبرة إلى ارتفاع تكاليف التوظيف المتكبدة في تطوير مشاريع BIPV. [44]

السياسة والتنظيم

على الرغم من أن العديد من البلدان لديها سياسات دعم للطاقة الكهروضوئية، إلا أن معظمها لا تقدم فوائد إضافية لأنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة. [44] وعادةً ما تحتاج أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة إلى الامتثال لمعايير صناعة البناء والطاقة الكهروضوئية، مما يفرض مطالب أعلى على تنفيذ أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة. بالإضافة إلى ذلك، فإن سياسات الحكومة المتعلقة بانخفاض أسعار الطاقة التقليدية ستؤدي إلى انخفاض فوائد أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة، وهو أمر واضح بشكل خاص في البلدان حيث يكون سعر الكهرباء التقليدية منخفضًا جدًا أو مدعومًا من قبل الحكومات، مثل دول مجلس التعاون الخليجي. [44] [46]

الفهم العام

تشير الدراسات إلى أن الوعي العام بـ BIPV محدود وأن التكلفة تعتبر مرتفعة بشكل عام. من المرجح أن يكون تعميق الفهم العام لـ BIPV من خلال قنوات عامة مختلفة (على سبيل المثال، السياسات، والمشاركة المجتمعية، والمباني التجريبية) مفيدًا لتطويره على المدى الطويل. [44]

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ Strong, Steven (9 يونيو 2010). "Building Integrated Photovoltaics (BIPV)". wbdg.org . دليل تصميم المباني بالكامل . تم الاسترجاع في 2011-07-26 .
  2. ^ "بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة: سوق ناشئة". مؤرشف من الأصل في 24 سبتمبر 2015. اطلع عليه بتاريخ 6 أغسطس 2012 .
  3. ^ إيفرت، باترينا؛ كيس، جريجوري جيه. (2000). تصميمات الطاقة الكهروضوئية المتكاملة للمباني للهياكل التجارية والمؤسسية: كتاب مرجعي للمهندس المعماري. ديان. ص 59. رقم ISBN 978-1-4289-1804-7.
  4. ^ إيفرت، باترينا (1998). تقييم اقتصادي للخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني . كلية أوكسفورد بروكس للهندسة المعمارية.{{cite book}}:CS1 maint: موقع الناشر المفقود ( الرابط )
  5. ^ جيمس، تيد؛ جودريتش، أ؛ وودهاوس، م؛ مارجوليس، ر؛ أونج، س. (نوفمبر 2011). "الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني (BIPV) في القطاع السكني: تحليل لأسعار أنظمة الأسطح المثبتة". NREL/TR-6A20-53103.
  6. ^ كيليلي، أنجليكي؛ فوكايدس، باريس أ. (2014). "التحقيق في إمكانات الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في المباني في تحقيق هدف المباني الخالية من الطاقة". أنجليكي كيليلي، باريس أ. فوكايدس . 23 (1): 92-106. doi :10.1177/1420326X13509392. S2CID  110970142.
  7. ^ تيمبي، أوين؛ كابسيس، كونستانتينوس؛ بيرتون، هاريس؛ روزنبلوم، دانييل؛ جيبسون، جيفري؛ أثينيتس، أندرياس؛ ميدوكروفت، جيمس (2014). "الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني: تطوير الطاقة الموزعة من أجل الاستدامة الحضرية". البيئة: العلوم والسياسات من أجل التنمية المستدامة . 56 (6): 4-17. doi :10.1080/00139157.2014.964092. S2CID  110745105.
  8. ^ abc Tripathy, M.; Sadhu, PK; Panda, SK (2016-08-01). "مراجعة نقدية لبناء منتجات الطاقة الكهروضوئية المتكاملة وتطبيقاتها". مراجعات الطاقة المتجددة والمستدامة . 61 : 451–465. doi :10.1016/j.rser.2016.04.008. ISSN  1364-0321.
  9. ^ ab Kuhn, Tilmann E.; Erban, Christof; Heinrich, Martin; Eisenlohr, Johannes; Ensslen, Frank; Neuhaus, Dirk Holger (2021-01-15). "مراجعة خيارات التصميم التكنولوجي للأنظمة الكهروضوئية المتكاملة للمباني (BIPV)". الطاقة والمباني . 231 : 110381. doi : 10.1016/j.enbuild.2020.110381 . ISSN  0378-7788. S2CID  225225301.
  10. ^ موقع MiaSolé
  11. ^ ورقة البيانات الفنية لـ BIPVco
  12. ^ زيب بي في
  13. ^ إيفرت، باترينا (2000). تصميمات الطاقة الكهروضوئية المتكاملة في المباني للهياكل التجارية والمؤسسية: كتاب مرجعي للمهندس المعماري (PDF) . ص 60-61.
  14. ^ "الألواح الشمسية مقابل الصفائح الرقيقة: التكاليف والإيجابيات والسلبيات وأفضل العلامات التجارية". 19 يناير 2022.
  15. ^ ورقة البيانات الفنية لوحدة مرنة قائمة بذاتها
  16. ^ ورقة البيانات الفنية لخلية CIGS محكمة الغلق بالحرارة والفراغ
  17. ^ هينمان، أندرياس (2008-11-29). "BIPV: Built- in Solar Energy". التركيز على الطاقة المتجددة . 9 (6): 14، 16-19. doi :10.1016/S1471-0846(08)70179-3.
  18. ^ ريم يو، هاي (2020). "الجمالية والملونة: خلايا شمسية من البوليمر ثنائي اللون باستخدام أقطاب فابري-بيرو إيتالون عالية الأداء مع تجويف فريد من نوعه من Sb2O3". نانو إنيرجي . 77 (6): 105146. doi :10.1016/j.nanoen.2020.105146. S2CID  225502407.
  19. ^ Lee, KT (2017-09-06). "خلايا شمسية ملونة عالية الكفاءة من البيروفسكايت مدمجة مع مرنانات نانوية بلازمونية فائقة الرقة بطول موجي فرعي". التقارير العلمية . 7 (1): 10640. رمز Bibcode :2017NatSR...710640L. doi :10.1038/s41598-017-10937-3. PMC 5587539. PMID  28878362 . 
  20. ^ "حيوية الألوان الطبيعية".
  21. ^ Cerda, Bayron (2016). "الأصباغ الطبيعية كمواد محسسة لزيادة الكفاءة في الخلايا الشمسية المحسسة". مجلة الفيزياء . 720 (1): 012030. Bibcode :2016JPhCS.720a2030C. doi : 10.1088/1742-6596/720/1/012030 . S2CID  99322759.
  22. ^ كوشواها، رينا (2013-11-04). "الأصباغ الطبيعية من النباتات المستخدمة كمحسسات للخلايا الشمسية المصبوغة بالصبغة والمعتمدة على ثاني أكسيد التيتانيوم". مجلة الطاقة . 2013 : 1-8. doi : 10.1155/2013/654953 .
  23. ^ فاسيلييف، ميخائيل؛ وآخرون (2016)، "الهياكل الدقيقة الفوتونية للزجاج الشفاف المولد للطاقة والمباني ذات الطاقة الصافية الصفرية"، التقارير العلمية ، 6 (8): 4313-6، رمز Bibcode :2016NatSR...631831V، doi :10.1038/srep31831، PMC 4994116 ، PMID  27550827 
  24. ^ Davy, NC; et al. (2017), "Near-UV Organic Solar Cells Paired with Electrochromic Windows for Smart Management of the Solar Spectrum", Nature Energy ، 2 (8): 17104، doi :10.1038/nenergy.2017.104، PMC 17104 
  25. ^ ويست، مايك (نوفمبر 1992). "لوحة الطاقة الكهروضوئية الشفافة" (PDF) . أخبار كفاءة الطاقة والبيئة . تم الاسترجاع في 5 أكتوبر 2011 .
  26. ^ abc Traverse, Christopher J.; Pandey, Richa; Barr, Miles C.; Lunt, Richard R. (2017-10-23). ​​"ظهور الخلايا الكهروضوئية شديدة الشفافية للتطبيقات الموزعة". Nature Energy . 2 (11): 849–860. Bibcode :2017NatEn...2..849T. doi :10.1038/s41560-017-0016-9. ISSN  2058-7546. S2CID  116518194.
  27. ^ ab Lunt, Richard R.; Bulovic, Vladimir (2011-03-14). "خلايا شمسية كهروضوئية عضوية شفافة قريبة من الأشعة تحت الحمراء لتطبيقات النوافذ وجمع الطاقة". رسائل الفيزياء التطبيقية . 98 (11): 113305. رمز Bibcode :2011ApPhL..98k3305L. doi : 10.1063/1.3567516 . hdl : 1721.1/71948 . ISSN  0003-6951.
  28. ^ بيلي سالزمان، روندا ف.؛ راند، باري ب.؛ فورست، ستيفن ر. (2006-06-05). "خلايا ضوئية عضوية شبه شفافة". رسائل الفيزياء التطبيقية . 88 (23): 233502. رمز Bibcode :2006ApPhL..88w3502B. doi :10.1063/1.2209176. hdl : 2027.42/87783 . ISSN  0003-6951.
  29. ^ "خلايا شمسية شفافة ومرنة تجمع بين مواد عضوية وأقطاب الجرافين". الرئيسية . تم الاسترجاع في 2019-11-27 .
  30. ^ Bailie, Colin D.; Christoforo, M. Greyson; Mailoa, Jonathan P.; Bowring, Andrea R.; Unger, Eva L.; Nguyen, William H.; Burschka, Julian; Pellet, Norman; Lee, Jungwoo Z.; Grätzel, Michael; Noufi, Rommel (2015-03-05). "خلايا شمسية شبه شفافة من البيروفسكايت للمركبات الترادفية مع السيليكون وCIGS". الطاقة والعلوم البيئية . 8 (3): 956-963. doi :10.1039/C4EE03322A. ISSN  1754-5706. OSTI  1237896.
  31. ^ "الإعانات: فرنسا تتحرك صعوداً وهولندا تتراجع". Eugene Standard. 2006. مؤرشف من الأصل في 2006-10-04 . تم الاسترجاع في 2008-10-26 . 30 سنت يورو لكل كيلووات ساعة (40 سنت يورو لكورسيكا) لمدة عشرين عامًا، بينما يتم الحصول على علاوة إضافية قدرها 25 سنت يورو لكل كيلووات ساعة للألواح الكهروضوئية المدمجة في السقف أو الحائط أو النوافذ. علاوة على ذلك، يمكن للأسر الفردية أيضًا الحصول على خصم ضريبي بنسبة 50٪ لاستثماراتها في الألواح الكهروضوئية.
  32. ^ ab “CLER – لجنة الاتصال بالطاقات المتجددة”. كلير. 2008-06-03. مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 18-04-2009 . تم الاسترجاع 2008-10-26 . 30 إلى 55* ج€/كيلوواط ساعة في فرنسا القارية
  33. ^ دعم الطاقة الكهروضوئية: فرنسا ترتفع وهولندا تنخفض | ليوناردو إنيرجي أرشيف 3 فبراير 2008، على موقع واي باك مشين
  34. ^ "تعريفات التغذية".
  35. ^ "DSIRE Home". dsireusa.org . 2011 . تم الاسترجاع في 5 أكتوبر 2011 .
  36. ^ "الصين تطلق إعانات "الشمس الذهبية" لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية بقدرة 500 ميجاوات بحلول عام 2012". snec.org.cn . SNEC PV. 2011. مؤرشف من الأصل في 7 يوليو 2011. تم الاسترجاع في 5 أكتوبر 2011. أطلقت الصين برنامجها المنتظر "الشمس الذهبية" للحوافز لنشر 500 ميجاوات من مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية واسعة النطاق في جميع أنحاء البلاد في 21 يوليو .
  37. ^ "شمس الصين الذهبية". pvgroup.org . PV Group. 2011. مؤرشف من الأصل في 5 فبراير 2010. تم الاسترجاع في 5 أكتوبر 2011 .
  38. ^ وانج، يوسيليا (16 نوفمبر/تشرين الثاني 2009). "هنا تأتي مشاريع الصين التي تبلغ قيمتها 3 مليارات دولار، "الشمس الذهبية". جرينتك ميديا . تم الاسترجاع في 5 أكتوبر/تشرين الأول 2011 .
  39. ^ تصفح منشورات المؤتمر > المركبات البيئية والتجديد ... المساعدة في العمل مع الملخصات العودة إلى النتائج أنظمة الطاقة الكهروضوئية المدمجة في المركبات (ViPV): إنتاج الطاقة، ما يعادل الديزل، وقت الاسترداد؛ فحص تقييمي للشاحنات والحافلات
  40. ^ من BIPV إلى الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المركبات
  41. ^ فرص استخدام الطاقة الكهروضوئية المدمجة في المركبات
  42. ^ VIPV والحصاد بالأشعة تحت الحمراء
  43. ^ المركبات الشمسية
  44. ^ abcdefgh Yang, Rebecca Jing; Zou, Patrick XW (2016-01-02). "بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة (BIPV): التكاليف والفوائد والمخاطر والحواجز واستراتيجية التحسين". المجلة الدولية لإدارة البناء . 16 (1): 39-53. doi :10.1080/15623599.2015.1117709. ISSN  1562-3599. S2CID  112302779.
  45. ^ تشن، ليوتاو؛ يانغ، جياتشوان؛ لي، بييوان (15 يناير 2022). "نمذجة تأثير نافذة BIPV في البيئة المبنية: عدم اليقين والحساسية". البناء والبيئة . 208 : 108605. doi : 10.1016/j.buildenv.2021.108605. ISSN  0360-1323. S2CID  244502729.
  46. ^ شاربلز، ستيف؛ راضي، حسن (2013-07-01). "تقييم الأداء الفني والاقتصادي لبناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة وقيمتها لمجتمع دول مجلس التعاون الخليجي". الطاقة المتجددة . 55 : 150-159. doi :10.1016/j.renene.2012.11.034. ISSN  0960-1481.

قراءة إضافية

  • أجراوال، باسانت؛ تيواري، جي إن (2011). بناء أنظمة حرارية كهروضوئية متكاملة. كامبريدج، المملكة المتحدة: الجمعية الملكية للكيمياء. رقم ISBN 978-1-84973-090-7.
  • واريك، جوبي (مارس 2015). "شركات المرافق العامة، التي تستشعر التهديد، تفرض ضغوطاً على صناعة أسطح الطاقة الشمسية المزدهرة". واشنطن بوست .
  • بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة: نظرة عامة على المنتجات الحالية ومجالات تطبيقها
  • شبكة أبحاث المباني الشمسية الكندية
  • بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة
  • منصة EURAC البحثية لبناء الطاقة الكهروضوئية المتكاملة على الإنترنت
  • PV UP-SCALE، وهو مشروع تأسس في أوروبا (العقد EIE/05/171/SI2.420208) يتعلق بالتنفيذ واسع النطاق للطاقة الكهروضوئية (PV) في المدن الأوروبية.
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=الخلايا_الضوئية_المتكاملة_في_المباني&oldid=1242656132"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate