Fotovoltaičke staklene fasade integrirane u zgrade (BIPV) započele su kao dekorativni elementi kada su prvi put izašle na tržište u 90-im godinama, ali sada postaju ozbiljni energetski sustavi. U početku su arhitekti uglavnom koristili solarne ćelije kao dodatne detalje na zgradama, a ne za stvarnu proizvodnju energije. Sve se promijenilo oko 2015. godine, kada su tehnički napretci omogućili da ove BIPV staklene jedinice pretvaraju sunčevu svjetlost u električnu energiju s učinkovitošću između 12 i 16 posto, a istovremeno propuštaju oko 30 do 50 posto vidljive svjetlosti, prema nedavnoj studiji objavljenoj u časopisu Frontiers in Sustainable Cities. Najnovije verzije ovih sustava zapravo zamjenjuju tradicionalne zavjese na mnogim zgradama danas. Nekoliko izvanrednih projekata u Europi pokazuje da moderne instalacije mogu proizvesti oko 120 kilovatsati po kvadratnom metru godišnje u uredskim zgradama. Za usporedbu, ta količina energije može pokriti otprilike 35 posto potreba većine zgrada za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju.
Suvremeni BIPV staklo donosi prednosti trostruke koristi:
A 2025 Pregledi obnovljivih izvora energije analiza je pokazala da BIPV adaptacije u gradskim uredima postižu 19% brži povrat ulaganja u odnosu na samostalne solarne panele zahvaljujući pogodnostima zamjene materijala. Tehnologija također ublažava efekte toplinskog otoka u gradovima, pri čemu PV-integrisane fasade pokazuju smanjenje površinske temperature za 3–5 °C u usporedbi s konvencionalnim staklom u ljetnim uvjetima.
Fasade od poluprozirnog BIPV stakla za proizvodnju energije uključuju razmaknute solarne ćelije ili slojeve tankog filma, propuštajući oko 15 do 40 posto vidljive svjetlosti, a istovremeno proizvode električnu energiju. Ova kombinacija rješava problem s kojim se mnogi arhitekti suočavaju prilikom projektovanja ureda – kako zadržati dovoljno prirodne svjetlosti bez prekomjernog nakupljanja topline unutar zgrade. Istraživanje objavljeno prošle godine u časopisu Materials Science ispitivalo je ove STPV module s vakuumskim ostakljenjem i utvrdilo da imaju koeficijent toplinskog dobiva sunčeve energije (SHGC) u rasponu između 0,28 i 0,35. To je zapravo 42 posto bolje u odnosu na uobičajena dvostruka ostakljenja. U isto vrijeme, oni mogu proizvesti između 80 i 120 vata po kvadratnom metru. Kada arhitekti prilagode gustoću ćelija u različitim dijelovima građevinskog omotača, mogu stvoriti zanimljive svjetlosne uzorke koji zadovoljavaju EN 17037 zahtjeve za dnevnu svjetlost u prostorijama blizu rubova zgrade, sve do šest metara unazad od vanjskih zidova.
Suvremeni STPV sustavi postižu optimalnu ravnotežu kroz tri ključna parametra:
Adaptivni STPV sustavi s elektrokromnim međuslojevima pokazuju smanjenje upotrebe roletni za 68% u usporedbi sa statičkim rješenjima, prema dvanaestomjesečnom poljnom ispitivanju u EU na 15 uredskih zgrada.
Mjerni pokazatelji performansi STPV fasada sada uključuju i energetski učinak i pokazatelje usmjerene na korisnike:
| Metrički | Referentna vrijednost | Mjerni alat |
|---|---|---|
| Dnevna autonomija (DA) | ≥50% na 75% površine poda | Simulacije zasnovane na zračenju |
| Omjer jednolikosti | 0.4–0.7 | Luks metri na visini od 0.8 m |
| Stabilnost PV izlaza | <15% varijacija kroz godišnja doba | Mikroinvertori omogućeni IoT-om |
U 2024 Istraživanje energije u gradnji članak pokazuje kako uredski blokovi s optimiziranim STPV fasadama postižu 32% veću dnevnu autonomiju u odnosu na konvencionalno ostakljenje, uz održavanje 85% kapaciteta proizvodnje energije neprozirnih BIPV fasada kroz pametne prilagodbe omjera prozora i zida (WWR).
Kada je riječ o BIPV elektroenergetskim staklenim fasadama, uobičajeno postižu solarne konverzijske učinkovitosti od 12 do 18 posto kada su vertikalno postavljene. To je zapravo niže u odnosu na krovne PV sustave koji obično variraju između 15 i 22 posto. Zašto postoji razlika? U osnovi, zato što vertikalne površine ne hvataju sunčeve zrake pod istim kutom kao horizontalne. No, postoji nade! Bifacijalni moduli mogu pomoći u oporavku skoro 19 posto izgubljene učinkovitosti tako da koriste reflektiranu svjetlost koja se odbija od okolnih zgrada. A stvari su se nedavno i dalje poboljšale zahvaljujući napretku u tehnologiji tankih filmova kadmij telurida. Ove nove inovacije znače da vertikalne instalacije sada proizvode otprilike 84 posto onoga što bi optimalno nagnuti paneli generirali u gradskim uvjetima. Prilično impresivan napredak ako se uzme u obzir gdje smo stajali prije svega par godina.
Fasade s BIPV sustavima okrenute prema jugu u prosjeku proizvode oko 14% više energije godišnje u usporedbi s onima orijentiranim prema istoku ili zapadu u Srednjoj Europi. Međutim, mnoge suvremene zgrade sada uključuju panele u više različitih smjerova kako bi izglađale dnevne oscilacije u proizvodnji energije. Također je iznimno važno unaprijed dobro osmisliti zaštitu od sjenjenja jer loše planiranje može dovesti do gubitka čak 30% potencijalnog izlaza. Zamislite ovo: same susjedne zgrade mogu smanjiti proizvodnju solarne energije između 18 i 24% u gušćim gradskim područjima. Kada je riječ o izdržljivosti u različitim vremenskim uvjetima, BIPV staklo također ističe. Ovi paneli i dalje rade s oko 80% učinkovitosti čak i kada sunčeve zrake padnu na 200 W po kvadratnom metru, što je bolje od uobičajenih silicijskih panela koji obično pokazuju učinkovitost između 65 i 70% u sličnim slabim svjetlosnim uvjetima.
Istraživanje provedeno 2024. godine analiziralo je 47 uredskih zgrada u Europi opremljenih BIPV fasadama i utvrdilo da su prosječno proizvodile oko 120 kilovatsati po kvadratnom metru godišnje. Brojke su se znatno razlikovale – zgrade u sjevernoj Skandinaviji postizale su oko 85 kWh/m², dok su one u mediteranskom području dosezale do 158 kWh/m². Na High Tech Campusu u Eindhovenu, inženjeri su također postizali izuzetne rezultate. Njihov sustav proizveo je 1.630 kWh izmjenične struje samo iz 44 fasadna modula unutar pet mjeseci. Taj uspjeh ističe zašto pravilna ventilacija između panela čini veliku razliku za stabilnu proizvodnju energije. Uzimajući u obzir postojeće trendove, skoro 38% svih novih instalacija sada koristi bifacijalne module. Testna lokacija u Roskildu u Danskoj daje konkretnu potvrdu ove prednosti. Ventilirani BIPV sustavi tamo postižu omjer učinkovitosti od 0,92 u usporedbi s 0,85 kod sličnih sustava bez ventilacije.
Dizajniranje BIPV staklenih fasada za proizvodnju energije predstavlja stvarni izazov za arhitekte koje trebaju pronaći optimalnu točku između propuštanja dovoljno prirodne svjetlosti i generiranja adekvatne količine električne energije. Kada zgrade imaju veću prozirnost od 30 do 50 posto u uredskim prostorijama, svakako postižu bolju dnevnu osvjetljenost, ali gube oko 15 do 25 posto učinkovitosti fotonaponskih panela u usporedbi s uobičajenim čvrstim solarnim panelima, prema istraživanju objavljenom u časopisu Nature prošle godine. Međutim, iz parametarske studije iz 2023. godine izišla su neka zanimljiva saznanja. Istraživači su otkrili da se ovaj jaz u učinkovitosti može smanjiti za otprilike 27 posto kroz prilagodbu dizajna fasada. Postigli su to strategijskim rasporedom panela uzimajući u obzir promjene upada sunčeve svjetlosti tijekom godišnjih doba, a da se istovremeno održi ravnomjerna osvjetljenost unutarnjih prostorija.
Nove rješenja integriraju elektrokromsko staklo s mikro praćenjem fotonaponskih ćelija koje prilagođavaju prozirnost (raspon 10–70%) i kut nagiba (±15°) u reakciji na stvarne vremenske uvjete i obrasce zauzetosti. Ovaj sustav održava 80% osnovne proizvodnje energije, dok udvostručuje autonomiju dnevne svjetlosti u oblačnim klimama, prema testiranju prototipa u nordijskim uredskim okolinama.
Dok europske uredske fasade s 40% prozirnosti prosječno proizvedu 120 kWh/m²/godina – što je dovoljno za 30–35% potreba zgrade za energijom – potpuno neprozirni sustavi proizvode 190 kWh/m²/godina. Međutim, napredni optički premazi omogućuju modulima s 60%-tnom prozirnošću da postignu 85% učinkovitosti panela s neprozirnih površina, time se smanjuje jaz između estetskih ambicija i ciljeva neto nula zgradama.
Kada se kod izgradnje zgrada integrišu fotonaponski stakleni fasadni sistemi zajedno sa sistemima dvostruke fasade, stvara se neka vrsta partnerstva koja zapravo poboljšava i količinu generisane energije i način na koji zgrade upravljaju toplinom i svetlošću. Prostor između dva sloja stakla u ovim dvostrukim fasadama deluje kao izolacija, smanjujući zagrevanje solarnih panela za oko 6 do 25 posto, u zavisnosti od lokacije zgrade. Hladniji paneli takođe znače bolju proizvodnju električne energije, jer svako sniženje temperature za 10 stepeni Celzijusove skale može povećati efikasnost za oko 1 do 2%. Nedavna studija iz 2024. godine koja je analizirala performanse materijala pokazala je da zgrade sa ovim kombinovanim sistemom u umerenim klimama proizvedu tokom godine otprilike 12 do 18% više energije u poređenju sa uobičajenim BIPV sistemima. Za projektante koji žele da očuvaju modern i čist izgled zgrade, ovakva konstrukcija takođe nudi dodatni prostor iza stakla koji olakšava održavanje i pomaže u kontroli protoka vazduha kroz zgradu.
Suvremene BIPV-DSF konfiguracije koriste prilagodljive hibridne strategije ventilacije za balansiranje sunčevog toplinskog dobitka i unutarnjeg komfora. Analiza iz 2023. godine poslovnih tornjeva u Hefei-u u Kini pokazala je da dinamičko upravljanje zračnim tokovima u BIPV-DSF sustavima smanjuje hladne terete za 52,2% godišnje u usporedbi s jednostrukim alternativama. Ključne inovacije uključuju:
Studije pokazuju da ovi sustavi smanjuju intenzitet potrošnje energije (EUI) za oko 28 do 34 kWh po kvadratnom metru godišnje u uredskim zgradama srednje visine, prema europskim standardima pametnih zgrada iz 2025. godine. Ipak, još uvijek postoje neke prepreke kada je u pitanju postizanje odgovarajuće brzine protoka zraka za različite temperature panela. No, stvari se popravljaju zahvaljujući novim prediktivnim algoritmima upravljanja koji omogućuju zgradama da izvode trenutne prilagodbe. To znači veći komfor za osobe unutar zgrade, ali i maksimalnu isplativost proizvodnje energije.
BIPV prozirne fasadne ploče koriste se i u estetske i energetske svrhe u zgradama. One integriraju fotonaponske solarne ćelije u građevinske materijale, omogućujući proizvodnju električne energije uz očuvanje estetskog izgleda.
Fasade s fotonaponskim elementima ugrađenim u zgradu (BIPV) obično imaju efikasnost pretvorbe sunčeve energije od 12 do 16 posto kada su vertikalno postavljene, što je niže u odnosu na tradicionalne solarne panele na krovovima. Međutim, napretci poput bifacijalnih modula i poboljšanih materijala znatno su povećali njihovu efikasnost.
BIPV fasade doprinose održivosti gradova time što smanjuju zavisnost od energetskih mreža, smanjuju emisije ugljičnog dioksida i pružaju bolju termalnu regulaciju. One takođe ublažavaju efekat gradske toplinske izolacije i nude bržu povratnost ulaganja u poređenju sa samostalnim solarnim instalacijama.
Polutransparentni BIPV moduli optimizuju dnevnu svetlost time što propuštaju određeni procenat vidljive svetlosti, a istovremeno proizvode električnu energiju. Prilagođavanjem gustine solarnih ćelija, arhitekti mogu postići optimalnu količinu dnevne svetlosti i vizuelni komfor unutar zgrada.
Da, BIPV fasade podložne su promjenama vremenskih uvjeta, što može uticati na njihovu proizvodnju energije. Unatoč tome, one generalno imaju bolji učinak u usporedbi s redovnim silicijevim panelima u uvjetima slabog sunčevog svjetla.
Hot News2025-02-25
2024-11-27
2024-12-17
EN
