الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع المباني

ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع المباني هي ألواح تقدم حل فعال ومبتكر يجمع بين توليد الكهرباء وتوفير وظائف غلاف المبنى وفقًا للمعيار العالمي IEC 60921 الصادر عن اللجنة الكهروتقنية الدولية، فيجب أن تقوم هذه الألواح بواحدة أو أكثر من وظائف غلاف المبنى مثل الحماية من العوامل الجوية، العزل الحراري، أو توفير الأمان، فهذا النظام متعدد الوظائف يقلل من تكاليف مواد البناء ويحسن من كفاءة الطاقة في المباني، مما يجعل الألواح الكهروضوئية المتكاملة مع المباني خيارًا مستدامًا ومبتكرًا.

خصائص ألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية

1. قدرة الألواح على تحمل القوى الميكانيكية وضمان استقرار الهيكل.
2. الوقاية الأساسية من العوامل الجوية تتضمن الحماية من الأمطار، الثلوج، الرياح، وحبات البرد.
3. تحسين الإضاءة الداخلية والعزل الحراري للمبنى.
4. مقاومة الألواح للحرائق وتوفير الأمان من هذه الناحية.
5. تقليل الضوضاء القادمة من الخارج.
6. عزل البيئة الخارجية عن البيئة الداخلية للمبنى بشكل فعال.
7. تأمين الحماية والسلامة للأشخاص داخل المبنى من المخاطر المحتملة.

استخدامات مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع المباني (BIPV)

يمكن تركيب مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV) في مواقع متعددة ضمن أغلفة المباني، مما يسمح بتوفير واحدة أو أكثر من وظائف غلاف المبنى، مثل:

• توفر واجهات المباني المزودة بمشاريع الطاقة عزل حراري وفعالية في عزل الضوضاء، مما يعزز من كفاءة الطاقة ويساهم في بيئة داخلية هادئة.
• تساهم مشاريع الطاقة الشمسية في حماية المبنى من الأشعة الضارة للشمس، مما يعزز من سلامة وراحة المقيمين.
• تضمن هذه المشاريع نظام فعال للسلامة والحماية من السقوط للشرفات والأسطح، مما يزيد من الأمان في المباني.
• تقدم الأسطح المزودة بالطاقة الشمسية الكهروضوئية عزل حراري وحماية شاملة من الظروف الجوية المحيطة، مما يزيد من متانة المبنى.
• توفر المظلات المزودة بمشاريع الطاقة حماية من أشعة الشمس المباشرة والأمطار، مما يجعل المساحات الخارجية أكثر استخدامًا وراحة.
• تساهم المناور المزودة بمشاريع الطاقة في توفير إضاءة طبيعية وفيرة للمبنى، مما يقلل من الحاجة للاعتماد على الإضاءة الصناعية خلال النهار.

عوامل تحفيز مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV)

1. تشريع المباني صفرية الطاقة:

   بعض الدول قامت بتشريع أنظمة خاصة للمباني صفرية الطاقة، وهذه الأنظمة تضمن أن كمية الطاقة التي تستهلكها المباني سنويًا تتساوى مع كمية الطاقة التي تنتجها من مصادر متجددة، وهذا التشريع يعزز الاستدامة البيئية ويشجع على استخدام الطاقة النظيفة، مما يقلل من البصمة الكربونية ويساهم في الحفاظ على البيئة.

2. مساحات الأبراج المحدودة:

   في الأبراج العالية غالبًا ما تكون المساحات المتاحة على أسطح الأبراج العالية غير كافية لتركيب الأنظمة الشمسية التقليدية (BPPV)، وهذا يجعل من الضروري البحث عن حلول بديلة مثل أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV) التي توفر حل فعال لاستغلال المساحات الرأسية والأفقية المتاحة بشكل أفضل، مما يزيد من إنتاج الطاقة النظيفة.

3. استخدام المساحات في اليابان:

   تم استغلال معظم المساحات المتاحة على أسطح المباني والأراضي القريبة من نقاط الأحمال بشكل فعال في بلدان مثل اليابان ، فهذه المشاريع تمثل فرصة ممتازة لزيادة حجم تركيب الأنظمة الشمسية الكهروضوئية، حيث تتيح للأبنية أن تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وتساعد على تحسين توافر الطاقة النظيفة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية.

4. جماليات المشاريع المتكاملة:

   العديد من مالكي ومطوري المباني يفضلون أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV) من الناحية الجمالية، لأنها توفر مظهر أفضل وأكثر توافق مع التصميم المعماري للمباني مقارنة بالأنظمة الشمسية التقليدية التي تركب على الأسطح (BAPV)، فهذا يعزز من جاذبية المباني ويجعلها أكثر اندماجًا مع البيئة الحضرية المحيطة.

5. استغلال المساحات في المنشآت:

   في بعض المنشآت قد يفضل الملاك استخدام المساحات المتاحة على الأسطح لأغراض أخرى بدلاً من تركيب الأنظمة الشمسية التقليدية، وهذه الأغراض قد تشمل إنشاء مساحات خضراء أو تجهيزات ترفيهية أو مرافق أخرى تعزز من قيمة المنشأة، حيث أن استخدام الأنظمة المتكاملة (BIPV) يمكن أن يوفر حلول مبتكرة لتحقيق استغلال المساحات بفعالية وتوليد الطاقة النظيفة.

6. الناحية التسويقية:

   يمكن استخدام مشاريع الطاقة الشمسية المتكاملة مع المباني (BIPV) كأداة تسويقية فعالة للشركات والمؤسسات، حيث تعكس التزامهم باستخدام الطاقة الخضراء المستدامة وتبرزهم كمؤسسات رائدة في مجال الابتكار البيئي.

التحديات والمعايير المتعلقة بمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV)

• خصوصية كل مشروع:

  تختلف المشاريع عن الأنظمة التقليدية بسبب تخصيص المنتجات من حيث اللون والأبعاد والتصميم.

• ارتفاع الأسعار:
  حجم تركيب أنظمة BIPV لا يزال صغير نسبيًا، مما يؤدي إلى ارتفاع ملحوظ في أسعار الألواح والمكونات الأخرى.

• ارتفاع الكلفة مقارنة مع البناء التقليدي:

  تكلفة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV) أعلى مقارنة بمواد البناء التقليدية، وهذا الفارق في التكلفة يعود إلى التقنيات المتطورة والمواد الخاصة التي تستخدم في تصنيع هذه الأنظمة.

• تعدد الأطراف المعنية:

  تشمل هذه المشاريع تعاون بين مجموعة متنوعة من الأطراف بما في ذلك المخططين المعماريين الذين يضعون التصميم العام، مصممي المشاريع الذين يحددون التفاصيل التقنية والوظيفية، ومالكي المباني الذين يتخذون القرارات النهائية.

• نقص المعرفة الفنية:

  يفتقر الكثير من المعماريين ومالكي المباني إلى الدراية الشاملة بأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV)، وهذا النقص في المعرفة يمكن أن يؤدي إلى تردد أو تحفظ في اعتماد هذه التكنولوجيا المبتكرة، والتي تتطلب فهم عميق لتكاملها مع تصميمات المباني ووظائفها المتعددة.

• فحص الألواح:

  تتطلب الألواح الكهروضوئية فحص دقيق كأداة لتوليد الطاقة وكعنصر هيكلي ضمن المباني، وهذا الفحص يشمل تقييم الجوانب التقنية المتعلقة بكفاءة توليد الطاقة، وكذلك متانة وسلامة الألواح كمواد بناء.

• التخطيط المبكر:

  يجب أخذ مشاريع BIPV في المراحل الأولى لتصميم المباني لتحسين الجدوى الاقتصادية وتقليل التكلفة عن طريق استبدال مواد البناء التقليدية.

• المظهر الجمالي:

  تصميم الألواح الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتمديدات الكوابل يتطلب عناية فائقة لضمان توافقها الجمالي مع تصميم المبنى، فينبغي أن يتم دمج هذه العناصر بشكل متناغم مع الهيكل الخارجي للمبنى، مما يحافظ على المظهر الجمالي العام ويعزز من جاذبيته.

• تحمل الظلال:

  نظراً لأن الألواح تتعرض للظلال أكثر من الأنظمة التقليدية، يجب أن تكون الألواح قادرة على التحمل.

• الصيانة والتشغيل:

  يجب أن يتم تصميم النظام مع مراعاة سهولة الصيانة واستبدال الألواح أو العواكس المعطلة.

• استخدام الإلكترونيات على مستوى الألواح (MLPE):

  في حال وجود اختلافات في الزوايا أو الظلال، قد تكون الإلكترونيات على مستوى الألواح ضرورية لتحسين الأداء.

الأخطاء الشائعة في حساب الجدوى الاقتصادية لمشاريع الطاقة الشمسية

تعد من الأخطاء الشائعة في تخطيط وتصميم أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية مقارنة الجدوى الاقتصادية بأنظمة الطاقة الشمسية التقليدية المثبتة على الأسطح، فهذه المقارنة ليست دقيقة لأن هذا النوع من المشاريع يستغني عن مكونات بناء أساسية تستخدم في أغلفة المباني، لذلك تتجه الدراسات الاقتصادية لهذه المشاريع لتحليل الكلف الإضافية فقط ويشمل ذلك خصم كلف مواد البناء التي كانت ستستخدم في غلاف المبنى، مما يعطي صورة أكثر دقة للعوائد الاقتصادية، وتأخذ هذه المقارنة في الاعتبار التوفير في مواد البناء وتكاليف التركيب الإضافية، مما يعزز من التقييم الواقعي لفعالية وجدوى هذه الأنظمة ضمن إطار تخطيط وتصميم المشاريع المستدامة.