隨著全球對可再生能源需求的增加和綠色建筑理念的推廣,BIPV技術正逐漸成為現代建筑設計的重要組成部分。
什么是BIPV?
(BIPV房屋,來源:SUNQ)
BIPV(Building Integrated Photovoltaics)光伏建筑一體化是一種將太陽能光伏發電設備與建筑深度融合的創新技術。這些設備與組件在發電的同時還直接承擔建筑物的結構功能,為建筑提供遮蔽與保護(如:屋頂、幕墻、窗戶和遮陽板等)。
BIPV和傳統太陽能(建筑附加光伏BAPV)有什么區別?
BAPV和BIPV都是利用太陽能進行發電,為建筑物提供電力,減少對傳統化石燃料的依賴、對環境的污染和碳排放,那么它們之間又有哪些區別呢?
1. 空間利用與美觀
(BIPV建筑,來源:energypedia)
傳統光伏系統(BAPV)通常會在建筑物的屋頂或者地面上單獨安裝太陽能板陣列,對建筑結構和外觀的影響較大,對安裝空間的需求較高。對土地和屋頂空間短缺的城市來說,沒有足夠容納太陽能電池板的空間是大規模部署太陽能的最大障礙。而BIPV在建筑設計階段就將光伏組件考慮在內,系統與建筑融為一體,更注重與建筑整體的協調性,不額外占用土地資源,提高了空間利用率,也避免了傳統光伏板可能給人帶來的突兀感。
2. 功能性
BAPV的主要功能是發電,但在高密度地區,很難僅用從屋頂產生的太陽能來為建筑物供電。BIPV可以直接利用建筑表面接收陽光,有能力滿足建筑物大部分甚至全部的電力需求。其在發電的同時,還承擔著保護、承重、隔熱、防水和隔音等建筑基本功能,有助于進一步降低建筑能耗。
3. 系統復雜度
BAPV在安裝和維護上更為簡單靈活。BIPV系統由于與建筑緊密結合,需要考慮建筑的結構、能源效率、電氣、防水等多方面因素,因此在系統設計和安裝上會更加復雜。
4. 成本與效益
BAPV經過多年發展,技術和產業鏈相對成熟,成本相對較低。
BIPV系統的初始投資較高,但長期來看電力成本低,具有良好的經濟效益,能夠顯著降低建筑物的電力開支。根據Metsolar數據,在歐洲安裝BIPV系統的平均成本從200歐元/平方米到625歐元/平方米不等,投資回報期為10至15年。根據電力成本、安裝最終成本、光伏電站位置以及其他一些因素,BIPV的投資回收期可達6年。
BIPV的應用
在國內,已有不少采用了BIPV技術的公共建筑。
(上海璀璨城市綜合樓效果圖,來源:上海市人民政府)
上海璀璨城市綜合樓是上海首座零能耗永久性模塊化建筑(零能耗:通過各類技術讓建筑自身產生的可再生能源大于或等于其所消耗的能源),于2022年8月底建成交付。據報道,該建筑將建筑的西立面與屋頂和光伏充分融合,光伏總裝機容量115.68千瓦,總裝機面積205.7平方米,投入運行后年發電量預計可達12.445萬度,相當于年減排二氧化碳104.08噸,減少了49.78噸煤炭燃燒所產生的溫室氣體,減排粉塵33.85噸、二氧化硫3.73噸。根據該項目前期測算,這座建筑每平方米用電約為26度電,發電量約每平方米33度,可實現能耗自給自足,而同類型傳統建筑每平方米用電在70度到80度。
(國家速滑館,來源:網絡)
國家速滑館,又稱“冰絲帶”,是2022北京冬奧會的標志性建筑。屋頂上鋪設的22條由1.2萬塊寶石藍色的碲化鎘發電玻璃形成了獨特的“冰絲帶”的外觀造型,實現了美觀靈動的視覺效果。該系統總裝機量320千瓦,年發電量將近50萬度。這些光伏發電玻璃能在長達數十年的生命周期中持續為場館輸送電力,降低對外部電力的需求。
在“好選客”系統中,我們也可以輕松找到BIPV組件的生產商、安裝商。
建筑光伏一體化(BIPV)技術作為一種創新的可再生能源解決方案,不僅實現了能源生產的功能,還大大提升了建筑物的美觀性和綜合性能,為綠色建筑的發展提供了新的可能。隨著市場的成熟和技術的進步以及全球對低碳建筑的重視,BIPV將在未來建筑設計中大放異彩,為可持續發展貢獻更多力量。