Stavebně integrované fotovoltaické (BIPV) skleněné fasády původně sloužily pouze jako dekorativní prvky, když se poprvé objevily na trhu v 90. letech, ale nyní se stávají vážnými energetickými systémy. Na začátku architekti využívali solární články hlavně jako doplňky na budovách, spíše než pro skutečnou výrobu energie. Výrazná změna nastala až okolo roku 2015. Tehdy umožnily technologické pokroky těmto skleněným BIPV modulům přeměňovat sluneční světlo na elektřinu s účinností mezi 12 až 16 procent, a to zároveň při propouštění asi 30 až 50 procent viditelného světla, jak uvádí nedávná studie publikovaná v časopise Frontiers in Sustainable Cities. Nejnovější verze těchto systémů dnes skutečně nahrazují tradiční opláštění budov. Některé působivé projekty po celé Evropě ukazují, že moderní instalace dokáží v kancelářských budovách vyrobit zhruba 120 kilowatthodin na čtvereční metr ročně. Aby bylo možné tento údaj lépe posoudit, může tato výroba pokrýt přibližně 35 procent potřeby většiny budov na vytápění, větrání a klimatizaci.
Moderní BIPV výkonové sklo přináší výhody trojího prospěchu:
A 2025 Přehledy obnovitelné energie analýza zjistila, že BIPV rekonstrukce ve městských kancelářích dosahují 19 % rychlejší návratnosti investic než samostatné solární panely díky výhodám z nahrazení materiálů. Tato technologie také zmiňuje efekt městského tepelného ostrova, přičemž fasády integrované s fotovoltaikou vykazují snížení povrchové teploty o 3–5 °C v porovnání s konvenčním sklem v letních podmínkách.
Poloprůhledné fasády BIPV z výkonového skla integrují buď rozestupněné solární články, nebo vrstvy tenkého filmu, čímž propouštějí přibližně 15 až 40 procent viditelného světla a zároveň stále vyrábějí elektřinu. Tato kombinace řeší problém, se kterým se mnoho architektů potýká při návrhu kanceláří – jak zajistit dostatečné množství denního světla, aniž by do interiéru pronikalo příliš mnoho tepla. Výzkum zveřejněný v loňském roce v časopise Materials Science zkoumal tyto moduly STPV s vakuovým zasklením a zjistil, že jejich koeficient solárního zisky se pohybuje mezi 0,28 a 0,35. To je ve srovnání s běžnými dvojskly sklem o 42 % lepší. Současně dokážou tyto fasády generovat výkon mezi 80 a 120 watty na čtvereční metr. Pokud architekti upravují hustotu článků v různých částech obálky budovy, mohou vytvořit zajímavé světelné vzory, které splňují požadavky normy EN 17037 na denní osvětlení v oblastech vzdálenených až šest metrů od vnějších stěn budovy.
Moderní systémy STPV dosahují optimální rovnováhy prostřednictvím tří klíčových parametrů:
Adaptivní systémy STPV s elektrochromatickými mezivrstvami vykazují podle 12měsíčního evropského terénního šetření ve 15 kancelářských budovách 68% snížení používání okenic ve srovnání s neadaptivními řešeními.
Výkonnostní parametry pro STPV fasády nyní kombinují výrobu energie s ukazateli zaměřenými na uživatele:
| Metrické | Referenční hodnota | Měřicí nástroj |
|---|---|---|
| Samostatný denní světelný režim (DA) | ≥50 % v 75 % podlahové plochy | Simulace založené na záření |
| Poměr rovnoměrnosti | 0,4–0,7 | Luxmetry ve výšce 0,8 m |
| Stabilita výstupu FV | <15 % odchylka mezi ročními obdobími | Mikroinvertory s podporou IoT |
A 2024 Výzkum energetických budov článek demonstruje, jak kancelářské budovy s optimalizovanými STPV fasádami dosahují o 32 % vyšší autonomie denního světla ve srovnání s konvenčním zasklením, přičemž si udržují 85 % výkonové kapacity neprůhledných BIPV díky inteligentním úpravám poměru okna-stěna (WWR).
Pokud jde o fotovoltaické fasády BIPV, jejich účinnost přeměny sluneční energie se obvykle pohybuje mezi 12 až 18 procenty, pokud jsou instalovány svisle. To je ve srovnání s úrovní střešních fotovoltaických systémů, které se pohybují mezi 15 až 22 procenty, nižší. Proč je rozdíl? Jednoduše proto, že svislé plochy nedokáží zachytit sluneční světlo pod stejným úhlem jako plochy vodorovné. Ale není to beznadějné! Bifaciální moduly mohou pomoci získat zpět až 19 procent z této ztracené účinnosti, protože využívají odražené světlo od okolních budov. V poslední době se navíc situace dále zlepšuje díky pokroku v technologii tenké vrstvy z kademnatého telluridu. Díky těmto inovacím nyní svislé instalace dosahují výkonu přibližně 84 procent ve srovnání s optimálně nakloněnými panely v městském prostředí. Celkem ohromující pokrok, když si vzpomeneme na začátek před několika lety.
BIPV fasády orientované na jih vydávají v průměru o 14 % více energie ročně ve srovnání s fasádami orientovanými na východ nebo západ ve střední Evropě. Nicméně, mnoho současných budov nyní integruje panely v různých směrech, aby vyrovnaly denní kolísání výroby energie. Již od začátku správně navrhnout stínění je také nesmírně důležité, protože špatné plánování může vést ke ztrátě až 30 % potenciálního výstupu. Zamyslete se nad tímto: samotné sousední budovy mohou snížit výrobu solární energie v hustě zastavěných městských oblastech mezi 18 a 24 %. Pokud jde o výkon za různých povětrnostních podmínek, BIPV sklo rovněž vyniká. Tyto panely nadále fungují s účinností kolem 80 %, i když intenzita slunečního světla klesne na 200 W na metr čtvereční, což je lepší než u běžných křemíkových panelů, jejichž účinnost za podobných špatných světelných podmínek obvykle činí mezi 65 a 70 %.
Výzkum provedený v roce 2024 se zaměřil na 47 kancelářských budov po celé Evropě vybavených fasádami s BIPV a zjistil, že každoročně v průměru vyprodukovaly zhruba 120 kilowatthodin na čtvereční metr. Čísla se ale dost lišila – budovy na severu Skandinávie dosáhly pouze zhruba 85 kWh/m², zatímco ty na jihu v oblasti Středozemního moře se blížily hodnotě 158 kWh/m². Na High Tech Campusu v Eindhovenu zaznamenali inženýři také působivé výsledky. Jejich sestava vygenerovala 1 630 kWh střídavého proudu pouze z 44 fasádních modulů během pěti měsíců. Tento úspěch zdůrazňuje, proč je vhodné řešit větrání mezi panely, protože to značně pomáhá dosahovat stabilní výroby energie. Podle současných trendů využívá téměř 38 % všech nových instalací bifaciální moduly. Testovací lokalita v Roskilde v Dánsku poskytuje konkrétní důkaz o výhodách tohoto opatření. Větrané BIPV systémy dosahují výkonového poměru 0,92 ve srovnání s pouhými 0,85 u podobných systémů bez větrání.
Navrhování BIPV skleněných fasád představuje skutečnou výzvu pro architekty, kteří musí najít optimální bod mezi propuštěním dostatečného množství denního světla a zároveň generováním dostatečného množství elektřiny. Když budovy mají vyšší průhlednost okolo 30 až 50 procent v kancelářských prostorech, získají rozhodně lepší denní osvětlení, ale ztratí přibližně 15 až 25 procent v účinnosti fotovoltaických panelů ve srovnání s běžnými plnými solárními panely, jak uvádá výzkum zveřejněný v časopise Nature v loňském roce. Některé zajímavé závěry vzešly i z parametrického modelového výzkumu z roku 2023. Výzkumníci zjistili, že úpravou návrhu fasád lze tuto energetickou mezeru ve skutečnosti zredukovat zhruba o 27 procent. Toho bylo dosaženo strategickým uspořádáním panelů s ohledem na sezónní změny slunečního svitu a zároveň udržením rovnoměrného osvětlení v interiérech.
Nové řešení kombinuje elektrochromatické sklo s mikro-sledovacími fotovoltaickými články, které upravují průhlednost (rozsah 10–70 %) a úhel sklonu (±15°) v reakci na aktuální počasí a vzorce využití prostoru. Tyto systémy udržují 80 % výchozí úrovně výroby energie a zároveň zdvojnásobují autonomii denního světla v oblačném klimatu, jak ukázala testovací data z prototypů v kancelářském prostředí severské Evropy.
Zatímco evropské kancelářské fasády s 40% průhledností dosahují průměrně 120 kWh/m²/rok – což je dostačující pro 30–35 % energetických potřeb budovy – plně neprůhledné varianty generují 190 kWh/m²/rok. Pokročilé optické povlaky však nyní umožňují 60% průhledným modulům dosáhnout 85 % výkonu neprůhledných panelů, čímž se zužuje mezera mezi estetickými požadavky a cíli nulové energetické bilance.
Při výstavbě kombinovaných fotovoltaických skleněných fasád spolu se systémy dvojité fasády vzniká určitý druh partnerství, které ve skutečnosti zlepšuje jak množství vygenerované energie, tak i způsob, jakým budovy zvládají teplo a světlo. Prostor mezi dvěma skleněnými vrstvami v těchto dvojitých fasádách funguje jako izolace, která snižuje hromadění tepla v solárních panelech přibližně o 6 až 25 procent v závislosti na poloze budovy. Chladnější panely znamenají také lepší výrobu elektřiny, protože každé snížení teploty o 10 stupňů Celsia může zvýšit účinnost o asi 1 až 2 %. Nedávná studie zaměřená na výkon materiálů z roku 2024 zjistila, že budovy s tímto kombinovaným systémem ve střídavém klimatu vyprodukuje v průběhu roku zhruba o 12 až 18 % více energie než běžné BIPV systémy samotné. Pro návrháře, kteří chtějí, aby jejich budovy vypadaly moderně a čistě, tato sestava také poskytuje dodatečný prostor za sklem, který usnadňuje údržbu a pomáhá kontrolovat průtok vzduchu budovou.
Moderní konfigurace BIPV-DSF využívají adaptivní strategie hybridního větrání k vyrovnání zisku solárního tepla a pohodlí vnitřního prostředí. Analýza provedená v roce 2023 u kancelářských věží v městě Hefei v Číně zjistila, že dynamické řízení průtoku vzduchu v systémech BIPV-DSF snížilo chladicí zátěž o 52,2 % ročně ve srovnání s tradičními jednoduchými fasádami. Mezi klíčové inovace patří:
Studie ukazují, že tyto systémy podle evropských norem inteligentních budov z roku 2025 snižují intenzitu spotřeby energie (EUI) v nízkopodlažních kancelářských budovách o přibližně 28 až 34 kWh na čtvereční metr ročně. Přesto zůstávají některé překážky, zejména při dosažení správných rychlostí proudění vzduchu pro různé teploty panelů. Situace se však zlepšuje díky novým prediktivním řídicím algoritmům, které umožňují budovám okamžitě reagovat. To znamená vyšší pohodlí pro osoby uvnitř a zároveň maximální výkon.
BIPV fasády s fotovoltaickým sklem se používají jak pro estetické účely, tak pro výrobu energie v budovách. Fasády integrují fotovoltaické solární články do stavebních materiálů, čímž zajišťují výrobu elektřiny a zároveň zachovávají vizuálně atraktivní design.
BIPV fasády obvykle dosahují účinnosti přeměny sluneční energie na 12 až 16 procent, pokud jsou instalovány svisle, což je nižší než u tradičních střešních solárních panelů. Avšak inovace, jako jsou bifaciální moduly a vylepšené materiály, výrazně zvýšily jejich účinnost.
BIPV fasády přispívají k udržitelnosti měst snížením závislosti na energetické síti, snížením emisí uhlíku a poskytnutím lepší tepelné regulace. Zároveň zmenšují efekt městského tepelného ostrova a poskytují rychlejší návratnost investic ve srovnání s autonomními solárními systémy.
Poloprůhledné BIPV moduly optimalizují denní světlo tím, že propouštějí určité procento viditelného světla a zároveň vyrábí elektřinu. Úpravou hustoty solárních článků mohou architekti dosáhnout optimální úrovně denního světla a vizuálního komfortu uvnitř budov.
Ano, fasády BIPV jsou ovlivněny změnami počasí, což může ovlivnit jejich výrobu energie. Přesto se obecně osvědčují více než běžné křemíkové panely za nízkého slunečního svitu.
Hot News2025-02-25
2024-11-27
2024-12-17
EN
