Nhắn tin qua Facebook Zalo: 0976.121.883
Hotline: 0976.121.883

BIPV – Công nghệ mới: Sự hòa quyện giữa kiến trúc và năng lượng tương lai

BIPV là một công nghệ mới đầy hứa hẹn trong lĩnh vực công nghiệp năng lượng mặt trời. Ngày càng có nhiều nhà máy điện mặt trời trên thế giới được sử dụng kết hợp chặt chẽ với thiết kế kiến ​​trúc, hòa quyện hữu cơ với môi trường đô thị.

Thế nào là BIPV 

Một công trình sử dụng công nghệ BIPV (Nguồn: Internet)

BIPV là viết tắt của Building Integrated Photovoltaics. Các tấm pin mặt trời BIPV tạo thành một phần của tòa nhà hoặc vỏ bọc phục vụ nhiều chức năng.

Giao diện và hiệu suất của kính năng lượng mặt trời BIPV có thể được tùy chỉnh cho từng dự án. Ngay cả màu sắc của kính cũng có thể được tùy chỉnh, mở ra một loạt các khả năng thiết kế kiến trúc năng lượng mặt trời hoàn toàn mới.

Như vậy, người ta có thể thiết kế, sử dụng BIPV như một phần kiến trúc của tòa nhà, phân xưởng, công xưởng. Điều này mang đến lợi ích lớn cho người sử dụng từ vấn đề tiết kiệm chi phí, tính thẩm mỹ cho đến hiệu năng sử dụng cũng như tính an toàn trong phòng chống cháy, nổ (Điều này vô cùng quan trọng bởi những vấn đề an toàn cháy, nổ phát sinh với hệ thống điện áp mái trong thời gian gần đây)

Hệ thống BIPV: tính năng và ứng dụng tiềm năng

Một trong những công nghệ năng lượng tái tạo hứa hẹn nhất là quang điện. Quang điện (PV) là một phương tiện thực sự thanh lịch để sản xuất điện tại chỗ, trực tiếp từ mặt trời mà không cần quan tâm đến việc cung cấp năng lượng hoặc gây hại cho môi trường. Các thiết bị này chỉ đơn giản tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời, ít bảo trì, không gây ô nhiễm và không làm cạn kiệt nguyên liệu.

Ngày càng có sự đồng thuận rằng các hệ thống quang điện phân tán cung cấp điện tại điểm sử dụng sẽ là hệ thống đầu tiên đạt được thương mại hóa rộng rãi. Đứng đầu trong số các ứng dụng phân tán này là hệ thống điện PV cho các tòa nhà riêng lẻ.

Mối quan tâm đến việc tích hợp quang điện trong tòa nhà, trong đó các phần tử PV thực sự trở thành một phần không thể thiếu của tòa nhà, thường đóng vai trò là lớp vỏ thời tiết bên ngoài, đang gia tăng trên toàn thế giới. Các chuyên gia PV và các nhà thiết kế sáng tạo ở Châu Âu, Nhật Bản và Hoa Kỳ hiện đang khám phá những cách sáng tạo để kết hợp điện mặt trời vào công việc của họ. Một bản ngữ hoàn toàn mới của Kiến trúc Điện Mặt trời đang bắt đầu xuất hiện.

Theo SEIA (Hiệp hội các ngành công nghiệp năng lượng mặt trời) báo cáo mức tăng trưởng tối đa của việc lắp đặt các trạm điện quang trong phân khúc trạm năng lượng mặt trời gia đình tư nhân trong vài năm qua. Tổng công suất bình quân của các nhà máy điện mặt trời tăng khoảng 50-60% hàng năm trong giai đoạn 2014-2016. Áp đảo phần lớn các ngôi nhà sử dụng năng lượng của Mặt trời, tạo ra điện thông qua các trạm năng lượng mặt trời cố định trên mái nhà. Do đó, cùng với sự tăng trưởng của thị trường, có hai xu hướng cơ bản được nhận thấy rõ ràng:

Yếu tố công nghệ: tăng hiệu suất của các trạm năng lượng mặt trời tư nhân, tăng công suất nguồn và cũng tạo ra các hệ thống có thể cung cấp cho các hộ gia đình hoạt động ở chế độ hoàn toàn tự chủ do lắp đặt hệ thống lưu trữ dung lượng cao và quy trình tối ưu tích lũy / tiêu thụ năng lượng điện.

Yếu tố thẩm mỹ: chủ nhân ngôi nhà muốn mô-đun quang điện hoàn toàn phù hợp tự nhiên với giải pháp kiến ​​trúc ngôi nhà của mình, tương ứng với phong cách trang trí nội thất chính của ngôi nhà.

Các nhà sản xuất, cố gắng đáp ứng mọi yêu cầu, đưa ra các giải pháp trọn gói cho người tiêu dùng của họ; ngày càng phổ biến hơn thuộc về các trạm năng lượng mặt trời được tích hợp (tích hợp sẵn) vào các tòa nhà, hoặc các giải pháp BIPV.

Đặc điểm phát triển hệ thống BIPV

Hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà (BIPV) bao gồm tích hợp các mô-đun quang điện xung quanh tòa nhà, chẳng hạn như mái nhà hoặc mặt tiền. Bằng cách đồng thời đóng vai trò là vật liệu bao bọc xây dựng và máy phát điện, hệ thống BIPV có thể tiết kiệm chi phí vật liệu và điện, giảm thiểu việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch và giảm sự phát sinh khí thải nhà kính gây hại tầng ôzôn, đồng thời tăng thêm nét kiến ​​trúc cho tòa nhà.

BIPV là các mô-đun quang điện, không chỉ nhằm mục đích phát điện mà còn là phần có giá trị của ngôi nhà như vật liệu làm tường hoặc lớp phủ mái. Do đó, cần phải phân biệt hai khái niệm:

BAPV (Building Attached PhotoVoltaics) là các mô-đun quang điện có thể được coi là cấu trúc bổ sung của một ngôi nhà. Chúng được lắp ráp, khi việc lắp dựng một tòa nhà đã hoàn thành, chúng thực hiện nhiệm vụ cơ bản và duy nhất là phát điện bằng cách biến đổi bức xạ mặt trời. Chúng có thể được tháo dỡ bất cứ lúc nào, tính toàn vẹn và độ tin cậy của tòa nhà sẽ không bị ảnh hưởng ở đây. Ví dụ đơn giản nhất và phổ biến nhất của BAPV là hệ thống đện áp mái truyền thống lâu nay đang sử dụng.

Hệ thống điện áp mái truyền thống- một ví dụ của BAPV

BIPV (Building-Integrated PhotoVoltaics): các mô-đun năng lượng mặt trời được tích hợp vào một tòa nhà, chúng thực hiện các chức năng tương tự của các phần tử đó, nơi các tấm pin được tích hợp sẵn; Các yếu tố BIPV bảo vệ ngôi nhà khỏi độ ẩm, gió, cải thiện khả năng cách nhiệt và cách âm, đồng thời hoạt động như các tấm pin mặt trời, cụ thể là tạo ra năng lượng điện. Việc lắp đặt chúng được lên kế hoạch trong giai đoạn thiết kế tòa nhà, việc tháo dỡ chúng chỉ có thể thực hiện được với điều kiện thay thế chúng bằng vật liệu xây dựng tương đương.

Các thử nghiệm với BIPV bắt đầu vào năm 1970, khi thuật ngữ này thực sự xuất hiện. Tế bào quang, được gia cố bằng hợp kim nhôm, lần đầu tiên được chế tạo trong mái và phào của một tòa nhà. Sự không hoàn hảo của công nghệ thời đó, trước hết là trong việc sản xuất mô-đun quang điện, khiến giải pháp đó trở nên kém hiệu quả. Các thử nghiệm được tiến hành trong tương lai, sử dụng các giải pháp công nghệ và kiến ​​trúc khác nhau, nhưng chỉ vài năm trước đây, ngách nhỏ và kém phát triển này bắt đầu hình thành phân khúc thị trường riêng biệt của ngành năng lượng mặt trời.

Sự phát triển như vậy được kết nối trước hết với sự phát triển và nâng cao của công nghệ mô-đun năng lượng mặt trời linh hoạt màng mỏng. Chính xác thì các mô-đun này, theo ý kiến ​​của các chuyên gia, sẽ bắt đầu đóng vai trò chính tại thị trường BIPV, vì ngoại trừ năng suất cao hơn so với các tấm đơn tinh thể và đa tinh thể, các mô-đun màng mỏng có mức độ trong suốt thay đổi và cũng có thể được sản xuất với các tùy chọn màu sắc khác nhau . Nó tạo cơ hội cho các nhà thiết kế mở rộng các thiết kế kiến ​​trúc truyền thống và đưa các yếu tố công nghệ cao vào phong cách kiến ​​trúc truyền thống một cách hài hòa, chuyển đổi ngôi nhà thành cấu trúc tạo năng lượng hấp dẫn về mặt thẩm mỹ.

Theo ước tính của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), trong triển vọng dài hạn các hệ thống BIPV có thể cung cấp tới 50% nhu cầu điện năng của Hoa Kỳ. Nhu cầu về các hệ thống BIPV liên tục tăng lên trong bối cảnh giá mô-đun quang điện thường xuyên giảm và vấn đề không chỉ là về việc tạo ra hệ thống tạo ra năng lượng.

Người tiêu dùng quan tâm đến việc có được hệ thống tích phân có thể cung cấp sự độc lập về năng lượng tối đa của một vật thể. Thị trường BIPV đã đạt được một số điểm khi nó sẵn sàng phát triển nhanh chóng. Nhưng một số câu hỏi cực kỳ quan trọng phải được quyết định trước khi phát triển như vậy.

Tiêu chuẩn kỹ thuật và xây dựng

Các sản phẩm BIPV mới, mô phỏng hình dáng ban đầu của vật liệu xây dựng truyền thống trong khi thực hiện các chức năng tạo ra năng lượng của chúng, được coi là vật liệu tích hợp đơn lẻ phải có tiêu chuẩn riêng. Ngoài ra, các vật liệu này phải đáp ứng các yêu cầu xây dựng (nói cách khác là các thông số cấu trúc và cơ học), mặt khác, chúng phải đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật điện do Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) phát triển.

Tiêu chuẩn châu Âu mới EN 50583, xác định các thông số của BIPV, có thể được coi là bước tiến lớn đối với sự phát triển tiến bộ của ngành.

Tất cả các định nghĩa chính xác và rõ ràng về BIPV được đưa ra trong tiêu chuẩn này. Các tấm quang điện tích hợp sẽ chỉ được coi là BIPV với điều kiện sau: sau khi khai thác từ việc xây dựng các tấm này phải được thay thế bằng vật liệu xây dựng hoặc công trình xây dựng khác để tránh vi phạm tính toàn vẹn của công trình. Đặc điểm chính của tiêu chuẩn EN 50583 nằm chính xác ở đây, nó đưa ra các định nghĩa rõ ràng và phác thảo các thông số BIPV, thực sự mang lại cho chúng quyền bình đẳng với các vật liệu xây dựng truyền thống.

Ngoài ra, các chức năng có thể được thực hiện bởi các trạm năng lượng mặt trời (mô-đun quang điện) như một phần của việc xây dựng tòa nhà được xác định rõ ràng theo tiêu chuẩn:

  1. Cung cấp khả năng chống cơ học và tính toàn vẹn cấu trúc của một tòa nhà
  2. Bảo vệ khỏi các yếu tố thời tiết khắc nghiệt: tuyết, mưa, mưa đá, gió.
  3. Cung cấp khả năng tiết kiệm điện: cách nhiệt, độ sáng, che nắng.
  4. Tăng khả năng chống cháy.
  5. Tuân thủ các tiêu chuẩn và tiêu chuẩn cách ly âm thanh.
  6. Dùng làm vật phân định giữa căn hộ bên trong và bên ngoài.
  7. Các vấn đề về lập kế hoạch và xây dựng.

Các vấn đề về quy hoạch nhà BIPV có thể được chia thành hai nhóm:

  • Tối ưu hóa vị trí mô-đun quang điện với mục đích nhận được lượng điện năng tối đa. Phần mềm hiện đại cho phép thực hiện các tính toán về lượng điện năng có thể tạo ra với độ chính xác cao và cũng để thu được lượng tối đa do lựa chọn chính xác cơ sở phần tử của trạm điện mặt trời và vị trí của các mô-đun năng lượng mặt trời.
  • Phát triển thiết kế kiến ​​trúc và xây dựng nhà ở với BIPV. Ngày nay các dự án có hệ thống BIPV không phổ biến lắm, hầu hết các văn phòng kiến ​​trúc đều có kinh nghiệm tối thiểu trong việc thiết kế xây dựng bằng công nghệ BIPV. Tuy nhiên, việc chấp nhận một tiêu chuẩn đã đơn giản hóa đáng kể công việc của các nhà thiết kế, giờ đây họ có thể hoạt động với các khái niệm và định nghĩa nổi tiếng.

Việc lắp đặt các hệ thống BIPV là một hướng đi tương đối mới, do đó, nó sẽ yêu cầu các nhà xây dựng đào tạo để nâng cao kỹ năng của họ. Công ty INSTANT GROUP sẵn sàng cung cấp sự đào tạo chuyên nghiệp, tư vấn và dịch vụ cả trong giai đoạn lập kế hoạch xây dựng nhà ở hoặc cao ốc văn phòng, cũng như trực tiếp trong quá trình xây dựng và lắp đặt công trình. Các chuyên gia của chúng tôi sẽ cung cấp cách lắp đặt chính xác (theo quan điểm kiến ​​trúc) của hệ thống BIPV và kết nối chuyên biệt của chúng với hệ thống điện của một ngôi nhà và hệ thống điện chung.

Hầu hết các khu vực phối cảnh sử dụng công nghệ BIPV

Nhiều chủ sở hữu các ngôi nhà tư nhân, muốn chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo, đã buộc phải từ bỏ mong muốn của họ vì không đủ sức hấp dẫn về mặt thẩm mỹ và sự cồng kềnh của các tấm pin mặt trời thông thường. Việc sử dụng tấm pin mặt trời BIPV làm vật liệu xây dựng chức năng mở ra những khả năng mới cho các giải pháp kiến ​​trúc.

Ngói

Ngày nay, nó là một trong những giải pháp được thảo luận nhiều nhất, nhưng chưa phổ biến, khi ngói xi măng hoặc đất sét trên mái tòa nhà được thay thế bằng các mô-đun quang điện tương đương về mặt quan sát.

Vào tháng 10 năm 2016, người đứng đầu công ty Tesla Motors Elon Musk đã công bố “mái nhà năng lượng mặt trời”: mô-đun quang điện, có thể thay thế ngói thông thường hoặc ngói kim loại. Người ta tuyên bố rằng “ngói năng lượng mặt trời” sẽ được giới thiệu trên thị trường với bốn lựa chọn: kính mài, đá phiến, tuscan và kết cấu. Gạch sẽ được sản xuất từ ​​thủy tinh thạch anh, do đó độ tin cậy và độ bền của chúng sẽ tốt hơn 2-3 lần so với bê tông, đất sét hoặc kim loại. Như vậy hiệu suất của chúng sẽ đạt 98% so với các tấm pin mặt trời thông thường. Ngói điện có thể cho bức xạ mặt trời xuyên qua, nhưng chúng trông không trong suốt nếu bạn nhìn nó không đúng góc.

Vì lý do này, các tấm pin mặt trời được làm bằng ngói không thể phân biệt bằng mắt thường với một mái nhà thông thường, điều làm nên lợi thế của chúng so với các trạm năng lượng mặt trời trên mái nhà hiện đại. Musk thông báo rằng giá “ngói năng lượng mặt trời” theo thời gian sẽ có thể so sánh với mức độ phủ tấm lợp truyền thống. Những mẫu đầu tiên phải xuất hiện tại thị trường vào mùa hè năm 2017.

Kích thước của tấm ngói quang điện nhiều hơn một chút so với ngói tiêu chuẩn, điều này cho phép giảm thiểu kết nối điện và cải thiện độ tin cậy chung của hệ thống điện. Trong trường hợp trọng lượng của mô-đun quang điện nhỏ hơn bê tông hoặc ngói đất sét, cũng có lợi cho ngói quang điện và cho phép thực hiện xây dựng mái dễ dàng hơn, giảm yêu cầu về cường độ chịu lực của tường và nền. Tất cả điều này dẫn đến việc cắt giảm chi phí xây dựng một ngôi nhà.

Cuộn mái lợp

Một trong những vật liệu xây dựng phổ biến nhất cho tấm lợp được trình bày dưới dạng các tùy chọn khác nhau của vật liệu cuộn dựa trên bitum, còn được gọi là ngói mềm.

Các loại ngói mềm này, ngày nay đã được nâng cấp để không chỉ tăng hiệu suất mà cả tính thẩm mỹ cao. Chúng được sử dụng như những tấm kính lấy sáng trong những trường hợp cần thiết. Thành quả đạt được thực sự đáng kinh ngạc. Chính bản thân chúng trở thành một lựa chọn không tồi trong thiết kế và kiến trúc hiện đại.

Giờ đây, các nhà sản xuất đã sẵn sàng cung cấp loại màng mỏng tương đương kết hợp các đặc tính của độ phủ bitum và pin năng lượng mặt trời. Các sọc dài này có lợi thế cơ bản là số lượng kết nối điện tối thiểu. Lợi ích bổ sung là việc lắp đặt của chúng gần như lặp lại các quy trình tương tự đối với tấm lợp bitumine truyền thống, mở ra tầm nhìn rộng lớn trước các phần tử quang điện loại cuộn về mặt lắp đặt trong trường hợp cần sửa chữa hoặc thay thế vật liệu lợp.

Tấm tường

Gần đây, các kiến ​​trúc sư hiện đại rất quan tâm đến việc sử dụng pin năng lượng mặt trời làm tấm mặt tiền, cho phép tạo ra các mặt tiền tòa nhà sáng tạo, hấp dẫn về mặt thẩm mỹ.

Quan điểm của hướng này được xác định bởi hai yếu tố. Trước hết, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên tường của các ngôi nhà dân cư đã được sử dụng tích cực trong các hệ thống BАPV. Yếu tố thứ hai là giá cơ bản của tấm mặt tiền chỉ cao hơn một chút so với tấm BIPV, do đó sẽ không làm tăng chi phí đáng kể trong quá trình xây dựng tòa nhà.

Windows (lắp kính)

Đó là một trong những hướng phát triển rất tích cực, và trên thực tế là một trong những thị trường có nhiều góc nhìn nhất. Theo các nghiên cứu, các tòa nhà thương mại tiêu thụ khoảng 40% tổng lượng điện năng ở Hoa Kỳ và các chủ sở hữu tòa nhà quan tâm đến việc cắt giảm các hóa đơn của họ.

 

2 thoughts on “BIPV – Công nghệ mới: Sự hòa quyện giữa kiến trúc và năng lượng tương lai

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *