تُعتبر الطاقة الشمسية الكهروضوئية من أكثر تقنيات الطاقة المتجددة الواعدة، نظرًا لفوائدها في توليد الطاقة وتشغيلها وصيانتها. وتُعد الطاقة الشمسية الكهروضوئية من أبسط أنظمة تحويل الطاقة، حيث تُحوّل طاقة الشمس إلى طاقة مفيدة. وسنناقش أدناه الفرق بين الطاقة الكهروضوئية المتكاملة للمباني (BIPV) والطاقة الكهروضوئية التطبيقية للمباني (BAPV).
الاختلافات الرئيسية بين BIPV وBAPV
محطات الطاقة الكهروضوئية هي هياكل لتوليد الكهرباء باستخدام الألواح الشمسية. تُدمج الألواح الشمسية أو تُثبّت على سطح المبنى أو واجهته لتوليد الكهرباء. تُصنّف أنظمة الطاقة الكهروضوئية إلى نوعين بناءً على كيفية تركيبها وبنائها في المبنى: الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) والخلايا الكهروضوئية التطبيقية في المباني (BAPV). دعونا نناقش الفرق بين BIPV وBAPV بمزيد من التفصيل.
BIPV (الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني)
تُدمج أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) ضمن هياكلها، ولا تقتصر وظيفتها على تلبية الطلب على توليد الكهرباء فحسب، بل تُعدّ أيضًا عنصرًا أساسيًا في عملية البناء. فهي تجمع بين منتجات الخلايا الكهروضوئية ومواد البناء، ما يُتيح استبدال مواد البناء التقليدية كالزجاج والحجر والبلاط. وباعتبارها نظامًا لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية، تُوفر أنظمة BIPV طاقة كهربائية نظيفة وصديقة للبيئة. وقد أصبحت هذه الأنظمة عنصرًا لا غنى عنه في قطاع البناء، إذ تُوفر وحدات الخلايا الكهروضوئية الحماية من الرياح والأمطار والحرارة، وهي وظائف ستُفقد في حال إزالة هذه الوحدات.
BAPV (الطاقة الكهروضوئية التطبيقية للمباني)
من ناحية أخرى، يتم تثبيت نظام BAPV مباشرةً على الهياكل عبر إطار تثبيت إضافي وقضبان متحركة. لا يؤثر هذا النظام بشكل مباشر على هياكل المبنى أو وظائفها في هذه الحالة. مع ذلك، لا يوفر نظام BAPV للمبنى خصائص مقاومة للماء أو مقاومة للرياح. علاوة على ذلك، يزيد نظام BAPV من حمولة المبنى ويؤثر على أدائه العام. كما أن تكرار عملية البناء يُعدّ هدرًا كبيرًا لمواد البناء. نأمل أن يكون هذا قد ساعدك على فهم الفرق بين نظام BIPV ونظام BAPV.
انظر أيضًا: الألواح الشمسية أحادية البلورة مقابل الألواح الشمسية متعددة البلورات
ما هو نظام BIPV؟
بعد التعرف على الفرق بين أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) وأنظمة الخلايا الكهروضوئية المنفصلة في المباني (BAPV) ، دعونا نتعرف على نظام BIPV. يُعرف دمج الخلايا الكهروضوئية في غلاف المبنى باسم أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV). تعمل وحدات الخلايا الكهروضوئية كغلاف خارجي للمبنى (بديلًا عن مواد البناء الخارجية التقليدية) ومولدًا للطاقة في آنٍ واحد. يتم تقليل التكلفة الإضافية للخلايا الكهروضوئية وتحسين تكلفة دورة حياتها من خلال الاستغناء عن تكلفة المواد التقليدية. بعبارة أخرى، غالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية لأنظمة BIPV أقل من أنظمة الخلايا الكهروضوئية التي تتطلب أنظمة تركيب منفصلة ومخصصة.
وبما أنه من الواضح الآن ما هو نظام BIPV، فلننتقل إلى أبعد من ذلك ونرى ما هي مكوناته:
- وحدات الطاقة الشمسية (والتي يمكن أن تكون على شكل أغشية رقيقة أو بلورية، شفافة، أو شبه شفافة، أو معتمة).
- وحدة تحكم في الشحن لتنظيم الطاقة الداخلة والخارجة من مجموعة تخزين البطارية (في الأنظمة المستقلة).
- نظام تخزين الطاقة، والذي يتكون عادةً من شبكة المرافق في الأنظمة التفاعلية مع المرافق أو عدد من البطاريات في الأنظمة المستقلة
- معدات تحويل الطاقة، بما في ذلك العاكس لتحويل خرج التيار المستمر لوحدات الطاقة الكهروضوئية إلى تيار متردد متوافق مع شبكة المرافق.
يمكن دمج أنظمة BIPV في شبكة المرافق الحالية أو بناؤها كأنظمة مستقلة خارج الشبكة. تشمل مزايا توليد الطاقة عند نقطة الاستخدام توفيرًا للمرافق في خسائر النقل والتوزيع، وتوفيرًا للمستخدم في فواتير الكهرباء المنخفضة بفضل تقليل استهلاك الطاقة في أوقات الذروة (أي مواءمة ذروة الإنتاج مع فترات ذروة الطلب). علاوة على ذلك، تُقلل المباني التي تُولد الكهرباء من مصادر متجددة الطلب على مولدات المرافق التقليدية، مما يُقلل غالبًا من إجمالي انبعاثات ملوثات تغير المناخ.
انظر أيضًا: الطاقة الشمسية والتخزين والشبكة الذكية تُحدث تحولًا في شركات الكهرباء
ما هي لوحة BIPV؟
الألواح الكهروضوئية المتكاملة للمباني (BIPV) هي نوع من الألواح الكهروضوئية (PV) تُستخدم لتوليد الكهرباء. نظام BIPV هما:
١. الألواح الشمسية على السطح: تُشبه الألواح الشمسية المدمجة في السطح الألواح الشمسية التقليدية المثبتة على السطح ، حيث تُركّب بدلاً من البلاط وتُستخدم كغطاء للسقف. يُفضّل الكثيرون مظهر الألواح الشمسية على السطح لأنها تُصبح شبه مستوية مع السطح. تُعدّ الألواح الشمسية المدمجة في السطح أقل كفاءة بنسبة ٥-١٠٪ من الألواح الشمسية المثبتة على السطح بسبب محدودية التهوية. مع ذلك، فإن جاذبيتها التصميمية تُعوّض هذا العيب في المباني الجديدة وعمليات التجديد، حيث تحظى بشعبية كبيرة.
٢. ألواح السقف الشمسية الكاملة: استكمالاً لمفهوم الألواح المتكاملة، يمكنك استبدال غطاء السقف التقليدي بالكامل بسقف شمسي. يمكن تركيب الألواح على كامل سطح السقف باستخدام وحدات مصممة خصيصاً، مع استخدام ألواح وهمية في الأماكن التي لا يمكن فيها توليد الطاقة الشمسية (مثل الأجزاء المظللة أو المواجهة للشمال).
اقرأ أيضاً: 5 فوائد لألواح الطاقة الشمسية على أسطح المنازل
أين يتم استخدام BIPV؟
تُستخدم تقنية الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) في الغالب كبديل لمواد البناء التقليدية في أجزاء من غلاف المبنى. وتُستخدم في المناور والأسقف والواجهات.
هل كفاءة BIPV فعالة فعليا؟
في حين أن معظم أنظمة BIPV متصلة بشبكة المرافق، يمكن استخدامها أيضًا في أنظمة مستقلة غير متصلة بالشبكة. من مزايا أنظمة BIPV المتصلة بالشبكة أن نظام التخزين مجاني تقريبًا مع سياسة تعاونية للمرافق. الكفاءة الحالية لهذه الألواح هي كفاءة 100% ولها قدرة لا نهائية.
تُفيد أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) المتصلة بالشبكة كلاً من مالك المبنى وشركة المرافق. فغالباً ما يكون توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في الموقع في أعلى مستوياته خلال أو بالقرب من ذروة الأحمال للمبنى وشركة المرافق. وتُخفّض مساهمة الطاقة الشمسية تكاليف الطاقة لمالك المبنى، بينما تُسهم الكهرباء الشمسية المُصدّرة في دعم شبكة المرافق خلال ذروة الطلب.
انظر أيضاً: كيف تعمل الطاقة الشمسية النشطة؟
نبذة عن BIPV مقابل PV
هذا هو ملخص للفرق بين BIPV مقابل PV-
| المعاملات | BIPV (الطاقة الضوئية المدمجة في المباني) | PV |
| ما هو؟ | تعتبر الخلايا الكهروضوئية المتكاملة في المباني (BIPV) عبارة عن منتجات أو أنظمة لتوليد الطاقة الشمسية يتم دمجها بسلاسة في الجزء الخارجي للمبنى وأجزاء المكونات مثل الواجهات أو الأسقف أو النوافذ. | إن التحويل المباشر للضوء إلى طاقة كهربائية باستخدام مواد شبه موصلة مثل السيليكون يُعرف بالطاقة الكهروضوئية. |
| الاستخدامات | نظام BIPV هو مكون متأصل في غلاف المبنى الذي يحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء مع توفير وظائف غلاف المبنى مثل:
| تُعد الطاقة الكهروضوئية خيارًا مناسبًا للطاقة في الأماكن البعيدة (الباردة أو المعتدلة) التي لا تتوفر فيها مصادر كهربائية أخرى. على سبيل المثال، يمكن استخدام أنظمة الطاقة الكهروضوئية لتوفير الطاقة لما يلي:
|
| الفوائد | لا تنتج BIPV طاقة نظيفة في الموقع فقط دون الحاجة إلى مساحة أكبر من الأرض، ولكنها يمكن أن تؤثر أيضًا على استهلاك الطاقة في المبنى من خلال استخدام ضوء النهار وتقليل حمل التبريد. | من أهم مزايا الطاقة الشمسية أنها متوفرة يوميًا ولن تنفد أبدًا. ويقدر العلماء أن الشمس ستظل ساطعة لخمسة مليارات عام على الأقل، لتزود البشرية بالطاقة الشمسية. |
اقرأ أيضاً: كيف تعمل اتفاقية شراء الطاقة الشمسية؟
ما هي وحدات السقف BIPV المتكاملة؟
بعد التعرف على الفرق بين أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني (BIPV) وأنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في الأسطح (BAPV)، دعونا نتعرف على وحدات BIPV المدمجة في الأسطح. إلى جانب بلاط أو قرميد الأسطح العادي، يُعد بلاط أو قرميد الأسطح الكهروضوئي من أنواع بلاط الأسطح الشائعة المزودة بخلايا شمسية مدمجة، والتي تُستخدم لتغطية الأسطح. يتم دمجها بسلاسة في السقف. تُستخدم أنواع مختلفة من بلاط الأسطح الكهروضوئي، وقرميد الأسطح الكهروضوئي، والرقائق الشمسية، والوحدات المزودة بخلايا شمسية مدمجة كعناصر لتغطية الأسطح، والرقائق أو الوحدات الشفافة على ركائز خفيفة الوزن للأسطح المسطحة، وغيرها. يُعتبر بلاط وقرميد الأسطح الكهروضوئي من أكثر الطرق إثارة للاهتمام لدمج الخلايا الشمسية في أسطح المباني.
تتوفر في السوق أنواع عديدة من بلاط الأسقف الشمسية. يُعدّ بلاط الأسقف الكهروضوئي ذو الخلايا الشمسية غير المتبلورة الحل الأكثر شيوعًا. كما يُمكن استخدام بلاط الأسقف ذي الخلايا الشمسية أحادية البلورة أو متعددة البلورات مع بلاط الأسقف التقليدي من نفس الشركة المصنعة؛ إلا أنه يجب مراعاة ارتفاع درجات الحرارة وانخفاض الإنتاجية في حال محدودية تدفق الهواء خلف بلاط الأسقف الشمسية خلال مرحلة التصميم. تُصنع ألواح الأسقف من خلايا شمسية بلورية أو رقيقة الأغشية. وتُعدّ الخلايا الشمسية رقيقة الأغشية على ركائز زجاجية أو معدنية خيارًا آخر.
بعض وحدات وأنظمة الطاقة الشمسية المتكاملة للأسقف المتوفرة في السوق هي:
1. سولار وات : يحل نظام سولار وات محل بلاط الأسقف التقليدي. فهو يوفر نفس مستوى الحماية الذي يوفره السقف التقليدي، بالإضافة إلى توليد الكهرباء لمنزلك.
2. إرغوسون: إرغوسون عبارة عن غشاء شمسي فائق الرقة ولكنه متين للغاية. يتم تصميمه وتلوينه ليتناسب مع البلاط المستخدم، والذي يمكن أن يكون أي بلاط مسطح من الخرسانة أو الطين متوفر تجارياً.
3. كالزيب: فتح نظام الخلايا الكهروضوئية المدمج في السقف مع كالزيب سولار آفاقًا إبداعية جديدة في مجال البناء الشمسي الحديث. يمكن تشكيل الغشاء الشمسي المرن والمتين في آن واحد بأشكال مستقيمة أو محدبة أو مقعرة.
٤- أنظمة أتلانتس للطاقة : إنتاج مواد بناء عالية الجودة ومعالجتها وفقًا للمعايير. لطالما كان هذا النهج جزءًا لا يتجزأ من ثقافة أنظمة أتلانتس للطاقة، ولا يزال قائمًا حتى اليوم.
5. ميجا سلات: نظام السقف الشمسي هذا هو منتج متطور وجذاب بصريًا ومثالي للبناء الجديد وتجديد الأسقف.
6. نظام صن ستايل: يتكون نظام صن ستايل للأسقف من بلاطات مربعة ذات أقطار متداخلة من الأعلى إلى الأسفل.
7. لوميتا : لوميتا عبارة عن وحدة كهروضوئية مدمجة في المباني مصممة لتطبيقات المنحدرات المنخفضة.
ما هي أكبر 10 شركات مصنعة للطاقة الشمسية المتكاملة في المباني؟
يُحقق دمج الطاقة الشمسية الكهروضوئية في البناء فوائد اقتصادية إضافية مع تطور صناعة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. ومع الانخفاض الكبير في تكاليفها، بدأ السوق الواسع لدمجها في المباني يجذب اهتمام المستثمرين. إليكم قائمة بأفضل عشر شركات مصنعة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة في المباني.
1. مجموعة Sch×¼co: تقوم مجموعة Sch×¼co بتطوير وبيع حلول الأنظمة للنوافذ والأبواب والواجهات وأنظمة الانزلاق وتقنيات الأمن والتظليل الشمسي.
٢. شركة ميتشل إنسترومنتس المحدودة : تُعدّ شركة ميتشل إنسترومنتس شركة عالمية رائدة في قياس الرطوبة والأكسجين. وتتمثل مهمتها في مساعدة الشركات في جميع أنحاء العالم على توفير الطاقة، والالتزام بمعايير الصناعة، والحد من تلف المعدات، وضمان السلامة.
3. شركة أبلايد كوانتوم ماتيريالز: تُعدّ شركة أبلايد كوانتوم ماتيريالز رائدةً في سوق المواد النانوية من المجموعة 14. ولخدمة أسواق التكنولوجيا المتقدمة، تقوم الشركة بتصميم وتطوير وتصنيع هياكل نانوية من السيليكون والكربون والجرمانيوم، بالإضافة إلى المواد الكيميائية الأولية لها.
4. سولار فالي: يمكن للطاقة الشمسية في سولار فالي أن تنافس مصادر الطاقة الأحفورية وأن تكون في الوقت نفسه ركيزة أساسية في مزيج الطاقة المستقبلي.
5. شركة ريتك: تلتزم شركة ريتك بتطوير منتجات الخلايا الكهروضوئية (PV) وهي شركة رائدة عالميًا في إنتاج أنظمة الطاقة الشمسية ونشرها.
6. شركة AGC Glass Europe: شركة AGC Glass Europe هي الذراع الأوروبية للزجاج التابعة لشركة AGC، الشركة الرائدة عالميًا في مجال الزجاج المسطح، وتقوم بإنتاج ومعالجة وتوزيع الزجاج المسطح لقطاعات البناء والسيارات والطاقة الشمسية والتكنولوجيا المتقدمة.
7. شركة Ertex Solartechnik GmbH: تقوم شركة Ertex solar بتصنيع الوحدات الشمسية في Amstetten/النمسا السفلى لتلبية المتطلبات الصارمة للحجم وقدرة التحميل وتكامل المباني.
8. شركة سنترال إلكترونيكس المحدودة: شركة سنترال إلكترونيكس المحدودة هي مؤسسة تابعة لحكومة الهند تحت إدارة وزارة العلوم والتكنولوجيا التابعة لقسم البحث العلمي والصناعي (DSIR).
٩. شركة أنتك سولار المحدودة: تقوم شركة أنتك سولار المحدودة بتصنيع وحدات شمسية مصممة حسب الطلب، مع مجموعة واسعة من إمكانيات التصميم التقني والبصري، لاستخدامها في تطبيقات متخصصة، ولا سيما أنظمة الخلايا الكهروضوئية المدمجة في المباني. وتستند هذه التقنية إلى سنوات من الخبرة.
10. شركة بي بي سولار الدولية: تعد شركة بي بي سولار الدولية واحدة من الشركات الرائدة في مجال الطاقة في العالم، حيث تقدم لعملائها وقود النقل والطاقة للتدفئة والإضاءة وخدمات البيع بالتجزئة والسلع البتروكيماوية للسلع اليومية.
في المستقبل، ومع الأخذ في الاعتبار الخطوات التي اتخذتها دول العالم لتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري استجابةً لتغير المناخ، يمكن لأنظمة BIPV أن تُسهم في بناء مبانٍ خضراء ومستدامة. ومع إدراك مُصنّعي الطاقة الكهروضوئية ومهندسي المباني لإمكانات أنظمة BIPV الواعدة، يُتوقع أن يكون مستقبل هذه الأنظمة واعدًا.
