BiPV
ÉPÜLETBE INTEGRÁLT
NAPELEMES RENDSZEREK
Bemutatkozunk
A Newergies Kft. teljes egészében magyar magántulajdonú cég, 2008-ban alakult és a kezdetektől fogva kizárólag megújulóenergia-iparral foglalkozik. Szolgáltatási körünk a szaktanácsadástól kezdve a kivitelezésig lefedi a hagyományos napelemes beruházások teljes palettáját. Emellett Magyarország egyik legtapasztaltabb BIPV megvalósítójaként fontosnak tartjuk ezen technológia minél szélesebb körben történő megismertetését. Szakembereink, az oldalon található, bemutatott rendszerek felmérésében, tervezésében és kivitelezésében, azaz komplex megvalósításában tudnak segítséget nyújtani.
Az épület és a napenergia integrációja
Az emberiség energiafelhasználása az elmúlt évszázadok során jelentős mértékben növekedett, napjainkra az energiaellátás minden igényt kielégítő biztosítása egyre jelentősebb környezetterhelést eredményez. Az egyik legígéretesebb megújulóenergia-technológia a fotovoltaikus (napelemes) rendszer, amely a fenntartható fejlődés és környezettudatos gondolkodásmód egyik alapköve, egyúttal a jövő jelentős kiegészítő áramforrása.
A megújuló energiák épített környezetbe történő integrálásának új és ígéretes módja a BIPV (Building Integrated PhotoVoltaics), mely rövidítés egy olyan rendszerre és koncepcióra utal, ahol az energiatermelés mellett a napelem modulok az épület vagy burkolat részeként is funkcionálnak. A napelemek nyilvánvaló előnyei mellett funkcióval látja el az egyébként passzív, használaton kívüli épületrészeket: a homlokzatokat, (elő)tetőket és ablakokat aktív energiatermelő fallá alakítja; emellett a zajvédelem, formatervezés, árnyékolás, időjárás elleni védekezés és hőszigetelés eszközei is lehetnek.
A beépített fotovoltaikus rendszerek további előnye, hogy a kezdeti költségeket ellensúlyozni lehet a hagyományos építészeti anyagok mellőzésével a BIPV- modulokkal helyettesített épületrészeken, ennek eredményeképpen csökken ezen új technológia beépítési költsége. A modulok formája, mérete, szerkezete, színe és specifikus cellaelrendezése mind testre szabható, ezáltal is biztosítva a kreativitás és a tervezés szabadságát.
Az európai BIPV-piac várhatóan jelentősen növekedni fog, melynek egyik oka az Európai Unió azon célkitűzése, miszerint a megújulóenergia-termelés arányát növelje, valamint az épületek energiateljesítményéről szóló irányelve, amely előírja, hogy minden új épületnek közel nulla energiaértékűnek kell lennie.
Technológia
A napelem- modulok általánosságban egy fotovoltaikus rétegből, azt teljesen körülvevő két tokozási rétegből, elülső és hátsó burkolatból, egy keretből továbbá egy csatlakozódobozból állnak, ezáltal lehetővé téve a mechanikai és elektromos csatlakozást.
Míg a normál napelemek esetén a keret biztosítja az állványokhoz való csatlakozást, addig a BIPV- modulok esetében bonyolultabb rögzítési rendszereket alkalmaznak, hiszen sok esetben a látható rögzítési szerkezetek esztétikai okokból sem kívánatosak.
Az építészeti alkalmazásokhoz használt fotovoltaikus rendszerek alapvetően két fő technológiai kategórián alapulnak: a kristályos és a vékonyréteg-alapú termékeken.
Az épületbe integrált napelemek között a mai napig a kristályos napelemek a legelterjedtebbek. Ennél a technológiánál a napelemeket egy átlátszó üvegben helyezik el, az üvegen belüli cellák mérete és távolsága testreszabható, hogy több fényt engedjen át, vagy növelje az épület energiatermelő képességét. Ennek a típusnak a hatásfoka sokkal nagyobb a vékonyrétegű napelemekénél, ezért akkor érdemes alkalmazni, amennyiben a napenergia-termelés maximalizálása a cél.
A vékonyrétegű napelemek jellemzően nagyon vékony fotovoltaikusan aktív anyagrétegeket tartalmaznak, amelyeket polimer, üveg vagy fém hordozóra gőzölnek. Az anyagtól függően és a félvezető réteg csökkentett rétegvastagságának köszönhetően a modulok teljesen rugalmasak is lehetnek. Sokoldalú felhasználást biztosít, mivel lehet üreges, világos, színes, beépíthető és felszerelhető.
A BIPV- gyártók termékei homlokzattípusonként eltérnek, ezáltal is egyedi tervezésre szegmentálva a piacot. Részben ennek köszönhető, hogy egyetlen technológia sem uralja igazán a BIPV piacot, az alkalmazás módját minden esetben a kívánt teljesítmény és az esztétikai követelmények határozzák meg.
Építészeti alkalmazása
A BIPV multifunkcionalitásának köszönhetően széles körű megvalósítást tesz lehetővé. Ezek az aktív épületelemek nemcsak kedvezőbb gazdasági és ökológiai egyensúlyt biztosítanak, hanem az ingatlan építészeti vonzerejét is növelik.
Az egyes BIPV- modulok számos módon beépíthetőek az épület szerkezetébe, mégis három fő alkalmazási területet különböztetünk meg:
- tetők (zsindely, cserép, tetőablakok)
- homlokzatok (burkolatok, függönyfalak, ablakok)
- kívülről integrált rendszerek (erkélykorlátok, árnyékoló rendszerek)
A fent említett kategóriákon, vagyis a szigorúan vett épület fogalmán kívül is találkozhatunk integrált napelemes rendszerekkel. Mivel Magyarországon még kevésbé elterjedt ez az aktív homlokzati és burkolati alkalmazás, így leginkább a különböző városi és utazással összefüggő építmények körében találkozhatunk ilyen napelemmodul-beépítésekkel például pihenőhelyeknél, járműtárolóknál, közösségi és sportlétesítményeken, illetve buszmegállókon.
Természetesen nem szükségszerű és indokolt minden ingatlan burkolatába napelemes rendszert integrálni, azonban nem hagyhatjuk figyelmen kívül azt a tényt, hogy az épületeken nagyon sok kihasználatlan és szabad felület áll rendelkezésre, és ebben hatalmas kiaknázatlan lehetőség rejlik.
Épülettervezési szempontok
A BIPV- rendszerek többfunkciós szerepének maximális kihasználása érdekében a környezeti, szerkezeti és épületenergetikai tényezők tervezésével is számolnunk kell, ugyanis mindegyik jelentősen befolyásolja egy integrált napelemes rendszer gazdaságosságát, esztétikáját és általános funkcionalitását.
A környezeti tényezők közül kiemelendő az épület tájolása, ami jelentős hatással van a rendszer éves energiatermelésére, mivel a megdöntött fotovoltaikus modulok 20–40 százalékkal több áramot termelnek például egy függőleges homlokzathoz képest. Az épület orientációja mellett a modulok beépítési szöge és tájolása is kiemelten fontos, hiszen jelentős mértékben befolyásolják a napelemes rendszer hatásfokát, ezáltal a rendszer energiatermelési potenciálját. Akár csak egy kis területet részlegesen érintő beárnyékolás is igen erős mértékben rontja a modulok teljesítményét, így az esetleges árnyékolási tényezőket már a kezdetektől figyelembe kell venni. A hagyományos tervezőmérnöki alapelvekkel ellentétben a naplemek esetében nem az észak, hanem a dél számít referenciaként, ugyanis az Egyenlítőtől való távolság befolyásolja a napelemek optimális dőlésszögét.
A megfelelő integrálás érdekében nem hagyhatjuk figyelmen kívül a napsugárzás és az éghajlati viszonyok adottságait sem, hiszen a magas környezeti hőmérséklet csökkentheti a napelemes rendszerek teljesítményét, a csapadék mennyisége és típusa pedig befolyásolhatja a rendszer karbantartási igényeit.
A környezeti szempontok mellett a strukturális tényezők is meghatározóak, ugyanis a tervezett integrált rendszereknek minden esetben tökéletesen kell illeszkedniük a tervezett épület geometriájába, szerkezetébe. Egy ilyen rendszer tervezésénél figyelembe kell venni az épület tájolásán túl az építési és biztonsági előírásokat, valamint a vonatkozó közüzemi kérdéseket és költségeket.
Egy BIPV- rendszer esetében további fontos tényező az épületenergetikai kérdések köre. A beépített rendszerek túlnyomó többsége villamosenergia-hálózathoz csatlakozva működik, melyeket úgy kell méretezni, hogy azok a tulajdonos elképzelésein és céljain túl az elektromos szolgáltató által támasztott követelményeiknek egyaránt megfeleljenek. A kizárólag fotovoltaikus energiával működő „önálló” rendszerek esetében a rendszerméretezésnél az épület csúcsigényének/legalacsonyabb energiatermelési előrejelzéseit is figyelembe kell venni.
A rendszer kiépítése
Az épületbe integrált fotovoltaikus homlokzatok más megközelítést igényelnek, mint a hagyományos napelemes rendszerek. Mivel a modul- és cellatartomány összeállítása, elrendezése határozza meg a napsugárzás behatolásának mértékét, -ami a belső világítási és fűtési arányokra is hatással van-, így jól átgondolt modul -és inverter- koncepciót igényel a rendszer kiépítése. Mivel a BIPV- rendszerekben az építészeti és esztétikai integráció alapvető követelmény, a hagyományos értelemben vett építészeti megoldások teljesen új megközelítést igényelnek.
Miért válassza a BIPV-t?
- „zöld energia” megoldás a befektetés megtérülésével
- „kimeríthetetlen” energiaforrást biztosít
- növeli az épület értékét
- könnyen karbantartható
- tiszta, károsanyag-kibocsátás-mentes energiatermelés
- alacsony működési költségek
- az építőanyagok egy része kiváltható, ezáltal csökkenti az épület beruházási költségeit
- hang és hőszigetelés, komfortnövelés
- építészeti szempontból innovatív és izgalmas dizájnelem
- nemcsak a helyszínen állít elő tiszta villamos energiát anélkül, hogy további földterületet igényelne, hanem a természetes fény hasznosításával csökkenti az energiafelhasználást
Miért válasszon minket?
Büszkék vagyunk arra, hogy Magyarországon a napelemes piacon több egyedülálló projektet hoztunk létre, sokszor az országban elsőként.
A MOL megbízásából 2012-ben Budapesten az Istenhegyi úton az ország első és azóta is egyedülálló, a környezettudatosság jegyében épült benzinkút napelemes kivitelezői voltunk. A kiszolgáló terület feletti 195 m²-es szolár előtető tartóoszlopai fölé magasodó „fák” ágain 60 db – összesen 50 m² – felületű-rombusz alakú napcellás „levél” helyezkedik el, melyek egy napsütéses napon a benzinkút teljes áramigényét képesek biztosítani. Ez a 26 kWp összteljesítményű integrált napelemes rendszer évente közel 31 000 kWh energiát termel, ezzel 10 tonna szén-dioxidot semlegesít, energiát takarít meg, innovatív, jövőbe mutató és még esztétikus is. A kezdeményezés világszinten úttörőnek tekinthető, főként a környezetbarát megoldások integrált alkalmazása miatt, amelyre benzinkutak esetében eddig még nem volt példa.
Kihívások
Bár optimisták lehetünk a BIPV iránti növekvő érdeklődést illetően, továbbra is globális kihívások előtt áll az iparág, melyeket még le kell küzdenie mielőtt jobban elterjed a köztudatban és az építőiparban egyaránt. E kihívások összetettsége – épületfizikai, esztétikai, hatékonysági és kereskedelmi jellegű – az elsődleges oka annak, ami az integrált fotovoltaikus rendszereket visszatartotta a széleskörű elterjedésben.
Az építészeti irodák többsége minimális szintű tapasztalattal rendelkezik a BIPV technológiájú épületek tervezését és műszaki követelményeit illetően, azonban az egységes szabvány elfogadása leegyszerűsítette a tervezők munkáját, ma már jól ismert fogalmakkal és definíciókkal dolgozhatnak. További akadályt jelent, hogy a BIPV- piac jelentősen kisebb a hagyományos földre vagy tetőre telepített erőművekéhez képest. Sok technológia még fejlesztés alatt áll, a termékspektrumot funkcionálisan és esztétikailag optimalizált termékekkel kell bővíteni.
A magasabb költségek a kisebb mennyiségben gyártott, kevésbé automatizált termelési folyamatból, valamint a szabványosítás hiányából erednek; ezért sem versenyképesek még a hagyományos panelekkel szemben.
Kihívás elé állít azonban valamennyi piaci szereplőt az a radikális villamosenergiaár-emelkedés, amely az előrejelzések alapján egy új, állandósuló állapotot jelenthet. A napelemes rendszer egyszeri beruházási költségét semlegesíti, hogy képessé tesz teljes mértékben függetlenedni a világpiaci ár ingadozásaitól és drasztikus emelkedésétől, emellett kiszámítható, minden szempontból fenntartható és stabil gazdálkodást tesz lehetővé.
