단 2 %! BIPV가 여전히 대규모로 적용되지 않는 이유는 무엇입니까?
단 2 %! BIPV가 여전히 대규모로 적용되지 않는 이유는 무엇입니까?
지난 10 년 동안 태양 광 발전의 급속한 성장은 연간 약 100GWp의 글로벌 시장에 도달했으며, 이는 연간 약 3,500 만 ~ 4 억 개의 태양 광 모듈이 생산되고 판매됨을 의미합니다. 그러나 이들을 건물에 통합하는 것은 여전히 틈새 시장입니다. EU의 Horizon 2020 연구 프로젝트 PVSITES의 최신 보고서에 따르면 설치된 PV 용량의 약 2 %만이 2016 년에 건물에 통합되었습니다.이 사소한 수치는 에너지 소비의 70 % 이상을 고려할 때 특히 눈길을 끕니다. 전 세계적으로 생산되는 이산화탄소는 도시에서 소비되며 전체 온실 가스 배출량의 약 40 ~ 50 %는 도시 지역에서 발생합니다.
이러한 온실 가스 문제를 해결하고 현장 발전을 촉진하기 위해 유럽 의회 및위원회는 2010 년 건물의 에너지 성능에 대한 지침 2010 / 31 / EU를 도입했습니다. "제로에 가까운 에너지 빌딩 (NZEB)". 이 지침은 2021 년 이후에 건설 된 모든 신축 건물에 적용됩니다. 공공 기관을 수용 할 신축 건물에 대해서는 올해 초부터 시행되었습니다.
NZEB 자격을 얻기위한 구체적인 조치는 지정되어 있지 않습니다. 건물 소유주는 단열, 열 회수 및 절전 개념과 같은 에너지 효율성의 다양한 측면을 고려할 수 있습니다. 그러나 건물의 전반적인 에너지 균형이 규제 목표이기 때문에 NZEB 표준을 달성하기 위해서는 건물 내부 또는 주변의 유효 전력 생산이 필수적입니다.
잠재력과 도전
PV의 구현이 미래 건물의 설계 또는 기존 건물 인프라의 변화에 중요한 역할을 할 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. NZEB 표준은이 목표를 달성하는 원동력이 될 것이지만 그 자체가 아닙니다. BIPV (Building Integrated Photovoltaics)를 사용하여 기존 영역이나 표면을 활성화하여 전기를 생산할 수 있습니다. 따라서 더 많은 것을 가져 오기 위해 추가 공간이 필요하지 않습니다.PV도시 지역으로. 통합 태양 광 발전으로 생성되는 청정 전기의 잠재력은 엄청납니다. Becquerel Institute가 2016 년에 발견했듯이 총 전력 수요에서 독일 BIPV 발전의 잠재적 점유율은 30 %를 초과하고 더 많은 남부 국가 (예 : 이탈리아)의 경우 약 40 %를 초과합니다.
그러나 BIPV 솔루션이 태양 광 사업에서 여전히 미미한 역할을하는 이유는 무엇입니까? 지금까지 건설 프로젝트에서 거의 고려되지 않는 이유는 무엇입니까?
이러한 질문에 답하기 위해 독일의 Helmholtz-Zentrum Berlin Research Center (HZB)는 작년에 세미나를 개최하고 BIPV의 모든 분야의 이해 관계자들과 소통하여 니즈 분석을 수행했습니다. 결과는 기술 자체가 부족한 것이 아니라는 것을 보여줍니다.
HZB 세미나에서 건설 업계의 많은 사람들이 신규 또는 보수 프로젝트를 수행하고 있으며 BIPV의 잠재력과 지원 기술에 대한 인식 격차가 있음을 인정했습니다. 대부분의 건축가, 기획자 및 건물 소유자는 프로젝트에 태양 광 기술을 통합 할 충분한 정보가 없습니다. 그 결과 매력적인 디자인, 높은 비용 및 엄청나게 복잡한 복잡성과 같은 BIPV에 대한 많은 의구심이 있습니다. 이러한 명백한 오해를 극복하기 위해서는 건축가와 건축업자의 요구가 우선되어야하며 이러한 이해 관계자가 BIPV를 어떻게 보는지에 대한 이해가 초점이되어야합니다.
기능과 스타일
BIPV는 태양 광 모듈이 건물 외피의 필수적인 부분이므로 다기능 건물 요소가된다는 사실이 특징입니다. 전기를 생성하는 것 외에도 구성 요소는 이제 건물 외벽의 다른 기능도 맡아야합니다.
전통적인 지붕 설치에 대한 가장 잘 알려진 대안은 기능적으로나 미학적으로 지붕에 직접 통합 된 태양 광 모듈입니다. 따라서 이러한 구성 요소는 전기를 생성 할 수있을뿐만 아니라 바람과 비로부터 보호하는 지붕 역할도합니다. 보이는 경우 경 사진 지붕의 경우 태양 광 모듈이 건물 외관에도 영향을 미칩니다. 기존 지붕 요소의 다양성은 또한 모양, 색상 및 외관에있어 높은 수준의 가변성을 가진 PV 활성 요소를 필요로합니다. 대 면적의 균일 한 유리 유리 모듈은 물론 모양과 색상이 기존 지붕 타일과 완벽하게 일치하는 지붕 타일과 같은 소형 시스템이 필요합니다.
유사한 표준이 외벽 요소로 사용되는 태양 광 모듈에도 유효하지만 여기서는 미적 품질이 특히 중요합니다. 다양한 유형의 PV 활성 파사드가 있습니다. 통풍이되는 차가운 파사드로 설치된 태양 광 모듈은 통풍이 잘되는 커튼 월의 기존 요소를 쉽게 대체 할 수 있습니다. 그러나이 솔루션은 예를 들어 정면에 직접 부착하여 따뜻한 정면 요소로 사용할 수도 있습니다. 내후성 외에도 단열 또는 방음은 PV 활성 외관 요소가 제공 할 수있는 다른 속성입니다.
외관 요소의 미적 기능과 관련하여 이미 시장에 다른 개념이 있습니다. 색상 구성 요소는 무연탄 / 검정에서 회색, 파란색, 녹색, 노란색 및 심지어"황금빛". 예를 들어, 이러한 색상은 나노 층 구조를 포함하는 특수 전면 유리를 사용하여 얻을 수 있습니다. 이러한 유형의 모듈의 전력 출력이 과도하게 감소하지 않는 것이 중요합니다. 투명한 전면 유리가있는 기존 모듈과 비교할 때 초기 전력 출력은 80 % 이상에 도달 할 수 있습니다.
이 특수 전면 유리를 사용하는 대신 세라믹 인쇄가 있습니다. 이 기술은 균일 한 색상과 건축가가 좋아하는 또 다른 기능을 제공합니다. 모듈 위에 거의 모든 구조 또는 그림을 인쇄 할 수있는 잠재력입니다. 사실이 기능은 모듈을 구성하는 태양 전지를 관찰자에게 거의 보이지 않게 만듭니다. 그러나이 인쇄는 최종 전원 출력에 더 큰 영향을 미칩니다. 그러나 태양 전지는 거의 보이지 않기 때문에이 기술은 고출력 크리스탈 모듈에도 적용 할 수있어 미적 가치와 고출력의 건축 요소로 활용이 가능하다.
컬러 BIPV 요소를 만드는 세 번째 기술은 컬러 포일을 사용하는 것입니다. 이 기술의 비용은 더 낮으며 더 중요한 것은 거의 모든 색상을 허용한다는 것입니다. 이 기능 덕분에 CSEM (Swiss Center for Electronics and Microtechnology)의 연구원들은 백색 태양 전지 모듈을 개발할 수 있습니다. 원칙적으로 이러한 종류의 개발은"활성화" 세계에서 많은 수의 전통적인 흰색 외관.
태양 전지 또는 모듈을 음영 요소에 통합하는 것은 태양 보호와 에너지 생산을 결합하는 매력적인 방법입니다. 예를 들어, 활성 광전지 재료를 매우 얇고 균일하게 커버하는 유리를 사용하여이를 달성 할 수 있습니다. 유기 반도체 (OPV), CIGS (구리 인듐 갈륨 셀레 나이드 / 설 파이트) 또는 박막 실리콘과 같은 박막 기술은 이러한 응용 분야에 매우 적합합니다.
대안으로, 결정질 실리콘 셀이 유리 유리 모듈에 패턴으로 배열되거나 셀 사이에 큰 갭이있는 경우, 결정질 실리콘 셀을 사용하여 반투명도를 얻을 수도 있습니다. 이 개념은 수직 유리 커튼 월과 함께 오버 헤드 설치 시스템에 사용됩니다. 또한 이동식 차광 장치에 설치하여 하루 중 특정 시간에 햇빛을 줄일 수도 있습니다.
이 모든 방법은 BIPV 태양 광 모듈이 추가 기능을 제공하고 미적 문제를 해결하여 건축가에게 더 매력적으로 만드는 방법을 증명합니다. 그러나 기존의 출력 최적화 모듈과 비교하여 어느 정도의 전력 출력 감소가 수반됩니다. 전력 손실에도 불구하고 미적 및 기능적 이점은 여전히 건설 산업에 매력적으로 만들고 건설 산업의 발전 최적화에 대한 강조는 크게 줄어 들었습니다. 이를 고려하여 BIPV 요소는 기존의 비 전기 건물 요소와 비교하여 벤치마킹해야합니다.
사고 방식 변경
BIPV는 여러 측면에서 기존 옥상 태양 광 시스템과 다릅니다. 전통적인옥상 태양 광 시스템다기능이 필요하지 않으며 미학을 고려하지도 않습니다. 건축 요소에 통합 할 제품을 개발하는 경우 제조업체는 재고를 고려해야합니다. 건축가, 건축업자 및 건물 사용자는 처음에 건물 스킨에 기존 기능을 구현할 것으로 예상했습니다. 그들의 관점에서 발전은 추가적인 속성입니다. 또한 다기능 BIPV 요소 개발자는 다음 사항도 고려해야합니다.
다양한 크기, 모양, 색상 및 투명성을 갖춘 태양열 활성 건물 요소를위한 비용 효율적인 맞춤형 솔루션을 개발합니다.
표준 및 매력적인 가격 설정 (빌딩 정보 모델링 (BIM)과 같은 기존 계획 도구에 이상적으로 사용될 수 있음)
건축 자재와 에너지 생성 요소의 조합을 통해 태양 광 요소를 새로운 외관 요소로 통합합니다.
일시적 (부분적) 그림자에 대한 높은 탄력성;
장기적 안정성 및 장기적 안정성 및 전력 출력 저하, 장기적 안정성 및 외관 저하 (예 : 색상 안정성)
현장의 특정 조건에 맞게 모니터링 및 유지 보수 개념을 개발합니다 (설치 높이 고려, 결함있는 모듈 또는 외관 요소 교체).
그리고 안전 (화재 방지 포함), 건설법, 에너지 법 및 기타 법적 요구 사항에 대한 법적 요구 사항을 충족합니다.
규정 준수 문제는 모든 이해 관계자의 과제입니다. 에너지 산업의 건축 법규 및 규정은 일반적으로 현지 규정에 크게 의존합니다. 그들은 국가마다 다를뿐만 아니라 종종 다른 주, 도시 및 지역 사회에서 서로 크게 다릅니다. 그러나 태양 에너지 산업에 적응할 필요는 없습니다.
건설 산업은 사회 전체에 대한 책임을 인식해야합니다. 새로운 건설 및 개조 프로젝트는 모두 에너지 소비와 현장 발전을 명시 적으로 고려해야합니다. 건축가와 건설 직원은 추가적인 발전 기능을 제공하는 새로운 재료와 요소를 기꺼이 사용할 수 있어야합니다. 또한 개념 단계에서 전기적 측면을 고려해야하기 때문에 정기적 인 계획 프로세스의 변경 사항을 수용해야합니다.
격차 좁히기
태양 광 발전을 건물에 통합하는 것은 모든 이해 관계자의 도전입니다. 기술과 가능성에 대한 지식이있을뿐만 아니라 문화 사이에도 격차가 있습니다. 이러한 격차를 해소하려면 건설 세계와 에너지 세계 사이에 다리를 건설해야합니다. 도전은 모든 사람이 관리해야합니다 : 건축가와 기획자; 재료 및 부품 제조업체; 및 연구 개발 부서. 이러한 도전은 일반적으로 모든 참가자에게 새로운 도전이며 기존 편견의 영향을받습니다. 이것은다면적인 도전이며 본질적으로 생각의 변화를 받아 들인 후에 만 함께 다룰 수 있습니다.
