Xây dựng quang điện tích hợp
Quang điện tích hợp (Integrated Photovoltaics) là công nghệ kết hợp các tấm pin mặt trời vào các cấu trúc xây dựng như mái nhà, tường, hoặc cửa sổ. Điều này không chỉ giúp tạo ra điện năng từ ánh sáng mặt trời mà còn tiết kiệm không gian và cải thiện thẩm mỹ của các công trình. Công nghệ này đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong các dự án xây dựng xanh và bền vững.
Với mức sử dụng năng lượng ở mức cao nhất mọi thời đại và các mối quan ngại ngày càng tăng về môi trường, nhu cầu về năng lượng sạch, tái tạo đang tăng lên. Năng lượng mặt trời là một lựa chọn tuyệt vời vì nó dễ dàng có sẵn và ít tác động đến môi trường hơn các dạng năng lượng tái tạo khác.
Xây dựng quang điện tích hợp cho phép các tòa nhà tối đa hóa sản xuất năng lượng mặt trời trong khi giảm chi phí vật liệu và năng lượng dài hạn. Đọc tiếp để tìm hiểu thêm về BIPV và nhiều lợi ích của nó.
BIPV là gì?
Hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà kết hợp các tế bào quang điện trực tiếp vào mặt tiền của tòa nhà thay vì gắn PV vào mặt tiền hiện có. BIPV thường được đưa vào trong quá trình xây dựng và các kiến trúc sư thiết kế các công trình có tính đến BIPV. Trong một số trường hợp, các nhà thầu có thể cải tạo tòa nhà để lắp BIPV, nhưng về mặt chi phí ban đầu không hiệu quả.
BIPV có thể có nhiều hình dạng trên một tòa nhà. Nó có thể được tích hợp vào mái nhà hoặc một phần của ván lợp. Các tòa nhà lớn hơn thường lựa chọn sử dụng BIPV như một phần của mặt tiền tòa nhà và thường kết hợp các ô vào cửa sổ.
Các tòa nhà có thể không nhận đủ ánh sáng mặt trời qua mái nhà, nhưng các cấu trúc nhiều tầng có thể thu thập một lượng lớn năng lượng mặt trời qua nhiều cửa sổ. Các mặt tiền khác, như mái hiên và cửa sổ trần, là những vị trí tuyệt vời cho BIPV.
BIPV so với BAPV: BIPV là một phần của cấu trúc. Chúng có chức năng kép là bộ thu năng lượng và vật liệu xây dựng. BAPV (quang điện ứng dụng trong xây dựng) là PV được thêm vào các hệ thống hiện có. BAPV chỉ đóng vai trò là bộ thu năng lượng. Những tòa nhà này yêu cầu vật liệu xây dựng tiêu chuẩn.
BIPV hoạt động như thế nào?
Hình 1. Bộ quang điện tích hợp
Hệ thống BIPV được tích hợp vào lớp vỏ tòa nhà, cung cấp năng lượng cho tòa nhà đồng thời có tác dụng bảo vệ tòa nhà khỏi thời tiết, cách nhiệt, giảm tiếng ồn, v.v.
Hệ thống PV được lắp đặt trong các mô-đun. Hai loại mô-đun phổ biến hiện đang được sử dụng – sản phẩm tinh thể dày và sản phẩm màng mỏng. Các ô tinh thể dày được làm bằng silicon tinh thể. Chúng tạo ra 10-12 watt trên mỗi feet vuông dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ. Sản phẩm màng mỏng là các lớp vật liệu PV mỏng được phủ lên một tấm kính hoặc kim loại. Chúng tạo ra 4-5 watt trên mỗi feet vuông dưới ánh sáng mặt trời đầy đủ. Mặc dù các sản phẩm màng mỏng có công suất thấp hơn, nhưng chúng lại rẻ hơn.
Khi nói đến việc thu thập năng lượng, các hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà hoạt động tương tự như các hệ thống PV khác. Các photon từ ánh sáng mặt trời chiếu vào các vật liệu bán dẫn của BIPV. Một số photon được hấp thụ và chuyển đổi thành năng lượng. Các photon được hấp thụ sẽ đẩy các nguyên tử ra khỏi vật liệu, tạo ra điện tích âm và thu hút chúng về phía trước bề mặt. Sự mất cân bằng tạo ra dòng điện. Một bộ biến tần PV chuyển đổi năng lượng để cung cấp điện cho các tòa nhà và ngôi nhà.
Điện có thể được lưu trữ để sử dụng sau, có thể được sử dụng ngay để tạo ra điện hoặc được gửi đến lưới điện. Hầu hết các hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà đều được tích hợp vào lưới điện, nhưng một số hệ thống độc lập và dựa vào các nguồn điện khác, như pin hoặc máy phát điện, khi không có điện mặt trời.
Lợi ích của BIPV?
Hệ thống BIPV có nhiều lợi ích. Chúng cung cấp năng lượng sạch, tái tạo, tốt cho môi trường và có thể tiết kiệm tiền cho chủ tòa nhà. Các doanh nghiệp có nhiều khả năng lắp đặt BIPV hơn BAPV vì chúng tích hợp liền mạch vào kiến trúc của tòa nhà. Thiết kế không phải hy sinh tính thẩm mỹ.
BIPV tiết kiệm chi phí hơn về lâu dài, đặc biệt là khi được tích hợp trong giai đoạn xây dựng. Vì hệ thống thay thế một số vật liệu xây dựng thông thường nên việc mua các vật liệu đó và thiết bị năng lượng mặt trời là không cần thiết. Tất cả đều được thực hiện với một chi phí. Tòa nhà sẽ tiết kiệm tiền điện và có thể bù đắp nhiều chi phí hơn bằng các ưu đãi thuế.
Ứng dụng cho BIPV
Hình 2. Quang điện tích hợp ứng dụng trong các tòa nhà
BIPV có một số ứng dụng thực tế trong một tòa nhà. Bất kỳ loại mặt tiền nào nhận được nhiều ánh sáng mặt trời đều là một lựa chọn khả thi. Các nhà thiết kế thường sử dụng mái nhà và giếng trời cho BIPV. Vì các tòa nhà lớn cần nhiều năng lượng hơn và không có đủ diện tích bề mặt trên mái nhà, nên cửa sổ là một vị trí tuyệt vời khác. Cửa sổ hoạt động đặc biệt tốt đối với các tòa nhà là công trình cao nhất trong khu vực.
Hệ thống BIPV góp phần vào xây dựng bền vững bằng cách đáp ứng nhu cầu của các tòa nhà lớn trong khi giảm nhu cầu về nhiên liệu hóa thạch. Tiến bộ là điều cần thiết và BIPV cho phép tiến bộ với ít tác hại đến môi trường hơn.