Звіт про аналіз розміру, частки та тенденцій ринку інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем…

Сонячні вікна, черепиця та облицювання? Сама будівля тепер є сонячною панеллю

і все більше канадських компаній починають пропонувати сонячну черепицю, облицювання та вікна як альтернативу традиційним сонячним панелям на даху. Ось що потрібно знати про інтегровану в будівлю фотоелектрику.

Канадські компанії починають виробляти прозорі кольорові панелі, призначені для захисту будівлі

Коли ви проходите через залитий сонцем атріум конференц-центру Едмонтона або дивитеся на драматичний похилий дах бібліотеки Варенн у передмісті Монреаля, не очевидно, що ці будівлі генерують енергію. Зрештою, традиційні сонячні панелі також не прикріплені на даху.

Але напівпрозорі вікна в атріумі та черепиця на похилому даху. це більше, ніж просто захист від негоди, це інтегрована в будівлю фотоелектрична система (BIPV). Тобто, вони зроблені з сонячних панелей.

Це рішення, яке просуває Ілон Маск, генеральний директор Tesla, яка почала продавати сонячну черепицю в США.S. у 2017 році. З тих пір на ринку з’явився цілий ряд варіантів канадського виробництва для різних частин будівель. і по всій країні з’явилися установки, які демонструють, що це можливо.

Ось докладніше про те, чим BIPV відрізняється від традиційних сонячних панелей і чому вони можуть стати частиною будівель майбутнього.

Що таке інтегрована в будівлю фотоелектрика?

У той час як традиційні сонячні панелі кріпляться до будівель, BIPV вбудовуються в екстер’єр як ключові елементи.

Це може бути все, що піддається впливу сонця: черепиця, вікна, облицювання, мансардні вікна, перголи, балконні огорожі. Одна компанія, Mitrex з Торонто, навіть планує використовувати їх для будівництва теплиць та шумозахисних бар’єрів на автошляхах.

ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ Зробити сонячну енергію доступнішою, інтегруючи панелі в будівельні матеріали

Зробити сонячну енергію більш доступною, інтегруючи панелі в будівельні матеріали

Нова технологія, яка інтегрує сонячні панелі в будівельні матеріали, такі як черепиця, сайдинг і вікна, стає все більш поширеною, і дослідники стверджують, що такі продукти можуть зробити сонячну енергію більш доступною і дешевою.

Системи BIPV схожі на інші сонячні панелі тим, що генерують чисту енергію, яку можна використовувати для резервного живлення або продавати в мережу. Але вони повинні бути спроектовані по-іншому, щоб виконувати інші функції, наприклад, захищати від вітру та дощу або пропускати природне світло.

Через це BIPV-панелі бувають набагато різноманітніших форм, розмірів, кольорів та прозорості.

Чому ви можете використовувати BIPV замість традиційних сонячних панелей?

Вони збільшують простір або площу, доступну для генерації сонячної енергії.

Знайти місце для встановлення традиційних сонячних панелей може бути складно в таких місцях, як міста. Тим часом, на хмарочосах у центрі міста та на стінах і вікнах будівель є багато невикористаної скляної поверхні, каже Адам Єренюк, директор з операційної діяльності Kuby Renewable Energy, компанії, що стоїть за установкою BIPV в конференц-центрі Едмонтона, найбільшому в Канаді, потужністю 169 кВт.

Компанія також працювала над п’ятиповерховою резиденцією в коледжі Ред Дір, яка покрита сонячним склом з трьох сторін. всього 545 панелей.

BIPV можуть спростити установку і потенційно заощадити на витратах.

PV Technical Services, що базується в Сент-Ендрюс, штат Пенсильванія, США. Округ Джордж-Брант, Онтаріо., встановлює традиційні сонячні панелі вже більше десяти років. Співзасновниця компанії Кетрін Чжоу (Katherine Zhou) каже, що клієнти почали запитувати, чому вони повинні наймати одного підрядника для перекриття даху свого будинку, а іншого. для встановлення стійок і панелей на даху. тим більше, що проникнення на дах, необхідне для встановлення панелей, анулює гарантію на дах.

Тож компанія розробила власну сонячну черепицю у 2016 році. Тепер, за ціною, яку Чжоу оцінює як вартість монтажу металевого даху, її компанія може встановити сонячну черепицю, яка одночасно захищає дах від стихії і виробляє енергію. За її словами, це позбавляє від головного болю.

Потенційно вони можуть служити довше, ніж традиційні будівельні матеріали.

Андреас Атієнітіс, дослідник Університету Конкордія в Монреалі, який вивчає BIPV, каже, що в той час як асфальтова черепиця зазвичай служить близько 15 років, сонячні панелі можуть прослужити 30 років, лише з невеликим зниженням ефективності. (Багато систем сонячної черепиці, наприклад, від PV Technical Services, є “розумними” і дозволяють контролювати та замінювати окремі елементи черепиці, якщо це необхідно).)

Потенційно вони можуть генерувати як тепло, так і електрику.

За словами Атієнітіса, у бібліотеці Варенн зовнішнє повітря, що подається у вентиляційну систему, попередньо нагрівається сонячними панелями, перш ніж потрапити в будівлю (яка також має геотермальну систему опалення). Це також охолоджує панелі, які не генерують стільки енергії, коли вони занадто гарячі.

Потенційно можна додати тепловий насос, щоб збільшити кількість простору та води, яку можуть нагрівати панелі, а також кількість енергії на одиницю площі, яку система може забезпечити в цілому.

Вони можуть замінити матеріали з більш високим вуглецевим слідом.

Mitrex. компанія з Торонто, яка виробляє облицювання BIPV і планує виготовляти звукові бар’єри для автомагістралей. Це дві речі, які часто виготовляються з бетону, який має більший вуглецевий слід, ніж скло та кремнієві BIPV-панелі.

Таким чином, ми виводимо вуглець із системи, просто встановлюючи її. сказав генеральний директор компанії Даніал Хадізаде. З часом, додав він, відновлювана енергія, що генерується BIPV-панелями, компенсує викиди, які були використані для їх виробництва.

Вони мають унікальний зовнішній вигляд.

BIPV робить візуальну заяву, сказав Єренюк.

Якщо ви проходили через конференц-центр Едмонтона, ви можете на власні очі побачити, що це створює щось приголомшливе, чого не можна отримати з будь-яким іншим стандартним склом.

Чи можуть вони виробляти стільки ж енергії, скільки традиційні сонячні панелі?

Їх ефективність залежить від використовуваних матеріалів та їх прозорості. Непрозорі панелі можуть мати ефективність, порівнянну з традиційними сонячними панелями, виготовленими з того ж матеріалу.

Прозорі або напівпрозорі панелі менш ефективні, оскільки за визначенням певна частина сонячної енергії проходить крізь них, не поглинаючись. Хадізаде сказав, що напівпрозорі панелі його компанії мають ефективність від 50 до 75 відсотків у порівнянні зі звичайними сонячними панелями.

Однак, оскільки BIPV-панелі розміщуються там, де вони найкраще виконують свою функцію, як облицювання, вікна тощо., вони зазвичай не оптимізовані для сонячного впливу, як традиційні панелі, і тому можуть генерувати менше енергії.

Хадізаде сподівається, що коли архітектори та девелопери ознайомляться з BIPV і зрозуміють його потенціал, вони почнуть проектувати будівлі таким чином, щоб ми максимально використовували енергію сонця.

Чому їх не встановлюють у більшій кількості будівель?

Веронік Делісл, керівник проекту та старший спеціаліст з технологій BIPV в CanmetENERGY, дослідницькому центрі Міністерства природних ресурсів Канади, оцінює, що всі BIPV в країні в даний час мають потужність менше одного мегавата, що становить менше одного відсотка ринку розподіленої фотоелектричної енергетики.

Існує ряд проблем з BIPV, які є типовими для технології, що розвивається:

Відсутність доступності. До недавнього часу більшість установок покладалися на продукцію, імпортовану в основному з іспанської компанії Onyx Solar, і їх доводилося виготовляти на замовлення, а не серійно.

Однак канадські компанії, такі як PV Technical Services та Mitrex, починають пропонувати доступ до сонячної черепиці та облицювання відповідно, які розроблені та виготовлені на місцевому рівні.

Чжоу сказав, що PV Technical Services вже має кілька канадських установок. Mitrex очікує відкриття нового заводу в Торонто в липні, щоб збільшити масштаби виробництва облицювання для своїх перших клієнтів, які, як очікується, будуть встановлені до осені. Компанія Kuby Energy, яка в даний час продає в Канаді електростанції Tesla Powerwalls, планує продавати сонячний дах Tesla, коли він з’явиться в Канаді, що очікується в кінці цього року.

Технічні та регуляторні виклики. Продукти BIPV регулюються як будівельні матеріали та електротехнічні матеріали, тому вони повинні відповідати двом наборам вимог. Хадізаде сказав, що це вимагає багато випробувань та роботи з урядом, щоб написати правила для нового продукту.

Атієнітіс каже, що для заохочення впровадження цих технологій необхідно змінити будівельні норми, а уряди повинні забезпечити правильні стимули.

Тим часом, більшість торговців не знайомі з цим, і Атієнітіс сказав, що потрібно більше освіти.

Вартість. Наразі це досить дорого, хоча електроенергія, вироблена протягом терміну служби, повинна компенсувати це з часом, сказав Єренюк. Хадізеда сказав, що його мета на найближчі кілька років. знизити вартість продукції Mitrex до такого рівня, щоб її можна було пропонувати клієнтам без авансових платежів. замість цього вони платитимуть за електроенергію, вироблену протягом терміну служби панелей (подібно до того, як це робиться зараз) геотермальні проекти часто фінансуються в квартирах).

Це, безумовно, злетить, як тільки більше людей зрозуміють, що це життєздатна технологія, сказав Єренюк. Галузь змінюється дуже швидко, технології швидко розвиваються і вдосконалюються, а витрати швидко знижуються.

За матеріалами Еліс Хоптон

Звіт про аналіз тенденцій ринку інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем за технологіями (кристалічний кремній, тонка плівка), застосуванням (дах, скло, стіна, фасад), кінцевим використанням, регіонами та прогнозами за сегментами, 2023 рік. 2030

Обсяг світового ринку фотоелектричних систем, інтегрованих у будівлі, оцінюється в 19 млрд доларів США.82 мільярди у 2022 році, і очікується, що середньорічний темп приросту (CAGR) складе 21.0% з 2023 по 2030 рік. Очікується, що швидке розширення потужностей сонячних фотоелектричних установок (ФЕУ) в різних країнах у поєднанні зі зростаючим попитом на відновлювані джерела енергії сприятиме зростанню ринку сонячних панелей у всьому світі. Підвищення обізнаності щодо енергетичної безпеки та самодостатності, а також сприятливе державне законодавство в поєднанні з односторонніми зобов’язаннями таких країн, як Німеччина, Італія, Франція, Великобританія, США та Японія, сприятимуть зростанню ринку сонячних панелей у всьому світі.S., Очікується, що приєднання Китаю, Японії та Індії до Кіотського протоколу, спрямованого на скорочення викидів парникових газів (ПГ), також сприятиме зростанню ринку в найближчі роки.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Очікується, що наявність споживчої бази з високим рівнем наявного доходу і зростаюча схильність до інтегрованих установок в житлових і комерційних будівлях в країні сприятимуть підвищенню попиту на продукт в прогнозованому періоді. Крім того, прогнозується, що зростаючі інновації в цій галузі підвищать експлуатаційну ефективність продукту, що призведе до зростання ринку. Ринок інтегрованої в будівлі фотоелектрики (BIPV) в США.S. ймовірно, буде зумовлено зростаючим попитом на альтернативні джерела енергії. Попит на інтегровані в будівлі фотоелектричні системи, ймовірно, буде підживлюватися високою потребою в інтегрованих дахових системах в комерційних і промислових установах. Очікується, що вдосконалення технології виробництва тонкоплівкових BIPV-модулів та підвищення ефективності продукту будуть рушійною силою ринку протягом прогнозованого періоду.

Уряд Франції пропонує найвищі “зелені” тарифи на електроенергію, вироблену за допомогою фотоелектричних компонентів, які по суті інтегровані в будівлі. Потужність, що генерується фотоелектричними системами, інтегрованими в огороджувальні конструкції будівель, становить значну частку загальної накопиченої, встановленої потужності, що генерується фотоелектричними системами в країні. Країна пропонує високі субсидії та пільги, пов’язані з використанням інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем, з метою заохочення таких установок в країні.

Огляд технологій

На основі технології світовий ринок поділяється на кристалічний кремній, тонкоплівковий та інші. Сегмент кристалічного кремнію очолив ринок і склав 71.0% частки світового доходу у 2022 році. Кристалічні кремнієві елементи можуть бути інтегровані в дахи будівель за допомогою розумних монтажних систем, які замінюють секції даху, зберігаючи його цілісність. Такий тип інтеграції не вимагає великих інвестицій і забезпечує високу ефективність. Іншим варіантом інтеграції є заміна покрівельної черепиці на кристалічні кремнієві елементи. Крім того, на ринку спостерігається використання антиблікових покриттів, які сприяють уловлюванню сонячної енергії та забезпечують чудову ефективність. Кристалічний кремній має найвищу ефективність перетворення енергії в даний час; комерційні модулі зазвичай перетворюють 13%-21% падаючого сонячного світла в електрику.

Тонка плівка займає частку 22.15% на світовому ринку у 2022 році. Очікується, що ринок тонкоплівкових BIPV буде демонструвати стійке зростання протягом прогнозованого періоду завдяки швидкому технологічному прогресу, що призводить до впровадження передових продуктів. Тонкоплівкові BIPV легко використовуються у випадку значних вагових обмежень для будівлі. У таких випадках оболонка будівлі не в змозі витримати вагу інтеграції кристалічного кремнію, що призводить до високого попиту на тонкоплівкові інтегровані інсталяції. Тонка плівка має перевагу, оскільки її можна використовувати для криволінійних поверхонь завдяки її чудовій гнучкості

Інший технологічний сегмент включає передові інтегровані технології виробництва фотоелектричних елементів, такі як сенсибілізовані барвниками елементи (DSC) та органічні фотоелектричні елементи (BIOPV). Очікується, що попит буде стимулюватися вищим енергетичним діапазоном органічної фотовольтаїки. Швидкий технологічний прогрес призвів до значного підвищення ефективності органічних фотоелектричних перетворювачів, що, як очікується, сприятиме зростанню попиту на них протягом прогнозованого періоду.

Переваги застосування

Сегмент інсталяції на дахах очолив ринок і забезпечив найбільшу частку доходу. 61.57% у 2022 році. Покрівельний сегмент збереже своє лідерство протягом усього прогнозованого періоду. Відомо, що фотоелектричні системи, інтегровані з дахами будівель, демонструють ефективність завдяки покращеному падінню світла на поверхню даху. У 2021 році на цей сегмент припала найбільша частка ринку завдяки вищій міцності та покращеній естетичній привабливості інтегрованих дахів і мансардних вікон. Очікується, що попит на інтегровані покрівлі будівель зростатиме протягом прогнозованого періоду завдяки розробці високоякісних продуктів.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Очікується, що ринок матиме стійке зростання у всіх сегментах, оскільки попит на BIPV збільшується. Очікується, що висока ефективність сонячних стін завдяки сильному падаючому сонячному світлу буде стимулювати попит на BIPV в стінах протягом прогнозованого періоду. Очікується, що впровадження вдосконалених сонячних панелей з низькою вагою сприятиме зростанню попиту на інтегровані стіни будівель. Розробка передових рішень, таких як поєднання сонячних панелей з амоного кремнієвого прозорого скла з непрозорим склопакетом, ймовірно, стимулюватиме попит на BIPV в цих сферах застосування. Очікується, що використання подвійного та потрійного склопакетів у стінах BIPV також сприятиме зростанню попиту на продукцію у прогнозованому періоді.

Фасади BIPV користуються високим попитом, в першу чергу в розвинених країнах з добре налагодженою системою розподілу електроенергії. Попит на інтеграцію фотоелектрики з фасадами зумовлений збільшенням їх встановлення в комерційному секторі. Очікується, що інтеграція зі склом зростатиме завдяки високій прозорості інтегрованих систем у поєднанні з чудовою інтеграцією скла та BIPV-елементів. Очікується, що розробка фотоелектричних матеріалів з високим поглинанням сприятиме зростанню попиту на продукцію протягом прогнозованого періоду.

Інші сегменти застосування включають затінення і мембрани. Попит на такі продукти є високим у житловому будівництві завдяки розробці легких матеріалів для використання на нерівних поверхнях. В установках зазвичай не використовуються фотоелектричні модулі з кристалічного кремнію, оскільки конструкція не здатна витримати велику вагу.

Інформація про кінцеве використання

Промисловий сегмент очолив ринок у 2022 році і склав 40.31% частки ринку. Очікується, що попит на інтегровані в будівлі фотоелектричні модулі в промислових цілях буде стимулюватися їх зростаючим використанням для зменшення залежності від невідновлюваних джерел енергії. Очікується, що сегмент буде розширюватися за рахунок комерційного будівництва в європейському регіоні. Крім того, компанії в розвинених країнах Європи демонструють зростаючу тенденцію до використання інтегрованої фотовольтаїки в прагненні поліпшити естетичну привабливість будівель.

Попит на інтегровані в будівлі фотоелектричні системи в комерційних установах, ймовірно, буде підживлюватися зростаючою кількістю проектів модернізації з використанням цих установок. Високий акцент на естетичній привабливості систем використання сонячної енергії, в першу чергу в комерційних установах, ймовірно, сприятиме зростанню попиту на продукцію в цьому секторі.

Очікується, що попит на інтегровані в будівлі фотоелектричні системи в житловому секторі буде зростати в прогнозному періоді завдяки підвищенню обізнаності споживачів щодо використання відновлюваних джерел енергії для виробництва електроенергії. Однак очікується, що висока вартість інтеграції фотоелектричних систем в огороджувальні конструкції будівель буде стримувати зростання ринку протягом прогнозованого періоду.

Регіональні особливості

Європа домінувала на світовому ринку у 2022 році, і на неї припадала найбільша частка доходу. понад 37.42%.Сприятливі перспективи розвитку відновлюваної енергетики в поєднанні з обізнаністю споживачів про неї в європейських країнах, ймовірно, будуть стимулювати ринок BIPV протягом прогнозованого періоду. Німеччина та Італія все більше наголошують на використанні сонячної енергії, що, як очікується, призведе до більш широкого впровадження BIPV, сприяючи таким чином зростанню галузі у прогнозованому періоді.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Очікується, що попит на інтегровані в будівлі фотоелектричні системи в регіоні Північної Америки зростатиме завдяки зростаючому впровадженню естетично привабливих систем утилізації сонячної енергії. Крім того, високі наявні доходи споживачів в регіоні, в першу чергу, в Україні, сприятимуть зростанню попиту на сонячну енергію.S. і Канаді, а прогрес у технологіях виробництва сонячних панелей BIPV, ймовірно, призведе до збільшення попиту на цей продукт протягом наступних семи років. Очікується, що попит на продукт залишатиметься високим у таких країнах, як Китай та Японія, завдяки зростаючим зусиллям урядів, спрямованим на впровадження цих рішень. Споживачі в регіоні демонструють високий попит на відновлювані джерела енергії з метою зменшення впливу невідновлюваних джерел енергії на навколишнє середовище.

За оцінками, зростаюча будівельна галузь у Центральній та Південній Америці буде рушійною силою ринку протягом прогнозованого періоду. Крім того, прогнозується, що попит на BIPV-системи в регіоні зростатиме завдяки їх застосуванню в промисловому та комерційному секторах. Крім того, ринок Центральної та Східної Америки, в першу чергу в Бразилії та Аргентині, демонструє високий потенціал завдяки збільшенню кількості систем, що використовують сонячну енергію.

Інформація про частку ринку ключових компаній

Виробники BIPV впроваджують різні стратегії, такі як розробка нових продуктів, партнерство, спільні підприємства, угоди та співпраця, серед іншого, щоб максимізувати своє проникнення на ринок та задовольнити мінливі вимоги архітекторів та будівельних підрядників. Наприклад, Hanergy Thin Film Power Group у партнерстві з CSR Group випустила тонкоплівкову плоску черепицю SOLARtile, яка використовується в якості покрівельного покриття для будівельних фотоелектричних систем. First Solar, Inc. оголосила про намір інвестувати 684 мільйони доларів США в новий, повністю вертикально інтегрований завод з виробництва тонкоплівкових фотоелектричних (ФЕ) сонячних модулів в Таміл-Наду, Індія. Деякі з провідних гравців, що працюють на світовому ринку інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем, включають в себе:

  • Hanergy Mobile Energy Holding Group Limited
  • AGC Inc.
  • The Solaria Corporation
  • Heliatek GmbH
  • Tesla
  • Ertex Solar
  • ТОВ “Онікс Солар Груп
  • NanoPV Solar Inc.
  • ТОВ “Полісолар
  • ViaSolis

Звіт про ринок інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем Сфера застосування

Атрибут звіту

Обсяг ринку у 2023 році

Інтегрована в будівлі фотоелектрика переходить з ніші на масовий ринок

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Більшість фотоелектричних (PV) систем в Німеччині встановлюються на даху з використанням системи кріплення для фіксації модулів. З іншого боку, сонячні фотоелектричні модулі, повністю інтегровані у фасад або дах, пропонують багато переваг для власника будівлі. В даний час розвивається глобальний масовий ринок фотоелектричних огороджувальних конструкцій, що дозволяє містам, зокрема, розвивати більш стійке енергоспоживання.

Дослідники Інституту сонячних енергетичних систем ім. Фраунгофера ISE надали рекомендації щодо того, як європейські виробники можуть більш успішно брати участь у цьому ринку. Ключовими аспектами є промислове виробництво індивідуальних сонячних компонентів для будівель, а також включення цих компонентів в інструменти планування та процеси будівельних фахівців. 18-19 березня 2019 року в Бад-Штаффельштайні проходить Форум BIPV, який передує щорічному симпозіуму з фотоелектричної енергетики, що проводиться там же.

Близько 75% всіх сонячних фотоелектричних систем в Німеччині встановлюються на дахах, а 25%. на відкритих майданчиках. Частка сонячних модулів, інтегрованих в будівлі, або BIPV, все ще досить мала, що вражає. Інтегровані в будівлю модулі не тільки постачають електроенергію, але й виконують функцію шумоізоляції, ізоляції та забезпечують захист від вітру і негоди. Крім того, фотоелектричні системи, інтегровані в прозорі зони будівель, можуть забезпечувати тінь і денне світло.

Підтримка збільшення використання сонячної енергії в огороджувальних конструкціях будівель надається в даний час політиками. З 2021 року вступає в силу директива ЄС, згідно з якою всі нові будівлі повинні мати майже нульовий річний енергетичний баланс. Уряд Німеччини поставив собі за мету досягти кліматичної нейтральності будівель до 2050 року. На цьому тлі BIPV може все частіше впроваджуватися архітекторами та планувальниками, що сприятиме використанню фотоелектричної енергії на великих площах на будівлях з високим рівнем сприйняття користувачами.

Фотоелектричні будівельні компоненти: Численні переваги для власників будівель

Вертикально інтегровані фотомодулі особливо добре використовують низько розташоване зимове сонце. Залежно від орієнтації, пік продуктивності вертикальних установок припадає не на полудень, як у більшості дахових систем, а скоріше на ранок або день. Це відкриває можливість для встановлення додаткової системи батарей для збільшення власного споживання, яка може бути меншого розміру. Крім того, сніговий покрив не становить ризику для врожайності. Не в останню чергу на користь інтегрованої в будівлі фотоелектрики говорить і естетика: за допомогою фотоелектричних модулів можна створювати частково прозоре скління або напівпрозорі елементи різних кольорів.

Зокрема, міста з великим житловим фондом можуть отримати значну вигоду від цієї технології, допомагаючи скоротити розрив між використанням відновлюваної енергії в сільській та міській місцевості. Великі будівлі чудово підходять для BIPV, оскільки багатоповерхові будівлі мають, серед іншого, великі фасади. Хоча інтегрована в будівлю фотоелектрика дорожча за інші типи огороджувальних конструкцій, додаткові витрати значно зменшуються, якщо все ж таки необхідна реконструкція або нова огороджувальна конструкція. Час окупності додаткових витрат може становити близько десяти років.

Для успішної енергетичної трансформації потрібно лише десять відсотків площі, придатної для фотоелектричних установок на будівлях

Хоча детальний аналіз все ще необхідний, вже зараз очевидно, що існує більш ніж достатня кількість будівельних площ, придатних для фотоелектрики. Доступна площа навіть більша, ніж вважалося раніше. Докторська дисертація 2017 року, виконана в Технологічному інституті Карлсруе (KIT) та Інституті Фраунгофера, показала, що площа будівель, придатних для фотоелектричних установок у Німеччині, більш ніж у п’ять разів перевищує площу, необхідну для фотоелектричних установок в енергосистемі, що повністю базується на відновлюваних джерелах енергії. На сьогоднішній день відомі експертам цифри свідчать про те, що загальна доступна площа даху та фасаду відповідає встановленій фотоелектричній потужності до 2000 ГВт. Згідно з розрахунками Інституту Фраунгофера, для успішного перетворення енергії в Німеччині потрібно від 150 до 300 ГВт встановлених фотоелектричних модулів (в залежності від граничних умов).

Індивідуальні продукти, промислове виробництво та безпечний ланцюжок створення вартості на національному рівні

Невеликий, сформований ринок фотоелектричних модулів, інтегрованих в будівлі, вже існує. Малий та середній бізнес виробляє модулі, які відповідають конкретним потребам своїх клієнтів. При річному виробництві від 10 до 50 мегават-пік, однак, виробництво все ще занадто мале, щоб зробити значний внесок у масовий ринок. З іншого боку, масове виробництво стандартизованих модулів BIPV може зробити більший внесок, і цей ринок тільки зароджується. Вже сьогодні все більше великих підприємств задовольняють зростаючий попит. Оскільки їхня виробнича потужність в десятки разів більша, їхня продукція коштує значно дешевше.

Дослідники з Fraunhofer ISE бачать великий шанс для європейських компаній у виготовлених на замовлення модулях BIPV, які промислово виробляються в порівнянних масштабах. “Будівельні інтегровані модулі, виготовлені відповідно до специфікацій замовника, забезпечують стійкий ланцюжок створення вартості, оскільки продукти однакового розміру та стандартного дизайну часто не можуть бути використані архітекторами”. говорить д-р Фраунгофер. Тільманн Кун, керівник групи сонячних огороджувальних конструкцій в Інституті Фраунгофера. “Завдяки тісному зв’язку з будівельним процесом та індивідуальному виробництву на основі специфікацій замовника, міграція виробництва за кордон не є загрозою для цієї галузі”. додає директор Інституту д-р. Андреас Бетт. “Інтегрована в будівлі фотоелектрика не тільки дає можливість розширити потенціал відновлюваної енергії в будівельному середовищі, але й відкриває ринок для європейського фотоелектричного виробництва”.”

Fraunhofer ISE вже розробив багато діючих прототипів BIPV з різними форматами фотоелементів і модулів та різними варіантами дизайну. Вибір великий: Огороджувальні конструкції напівпрозорі з видимими кремнієвими сонячними елементами або непрозорі різних кольорів. Концепції високоавтоматизованих виробничих ліній для індивідуальних модулів також знаходяться в шухляді і дозволяють автоматизувати виробництво навіть на невеликих виробничих потужностях. Успішне виробництво багатокамерних ізоляційних склопакетів є ще одним доказом того, що в Німеччині можна успішно виготовляти індивідуальні будівельні елементи на замовлення. Компанії з декількома виробничими лініями, розподіленими по всій Німеччині, виробляють понад два мільйони квадратних метрів щорічно. Близькість до клієнта та індивідуальність продукції зміцнюють внутрішній ринок.

Включення сонячних продуктів у процес планування будівель

Для того, щоб стимулювати масовий ринок, продукти BIPV повинні бути інтегровані в усі фази будівельного процесу. Це включає в себе планування, будівництво, експлуатацію та обслуговування. Планувальники та архітектори повинні мати можливість легко використовувати компоненти сонячних будівель у своїй повсякденній роботі, в кращому випадку. всього за кілька кліків. Тільки так нішевий продукт може перетворитися на продукт масового ринку. Цифрові інструменти планування відіграють тут ключову роль. Таким чином, інтегрована в будівлі фотоелектрика (BIPV) повинна займати важливе місце в інформаційному моделюванні будівель (BIM), програмному методі оптимізованого на основі баз даних планування, експлуатації та управління будівлями та іншими спорудами.

В рамках проекту SolConPro та проекту SCOPE, розпочатого у 2018 році, компанія Fraunhofer ISE співпрацює з партнерами з будівельної галузі та інформаційних технологій саме над цією темою. У майбутньому будівельник, який шукає фасад, зможе знайти сонячний фасад так само легко, як і звичайний фасад або інший компонент будівлі, використовуючи інструменти BIM. Ця розробка може не тільки вдихнути нове життя в європейську сонячну енергетику, а й внести певний рух у стагнацію енергетичної трансформації.

19 березня 2019 року д-р. Тільманн Кун виступить з доповіддю на тему “Інновації та майбутні розробки в BIPV” на форумі BIPV в Бад-Штаффельштайні.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

600 450

Інтегрована в будівлі фотоелектрика переходить з ніші на масовий ринок glassonweb.com

Поточні перспективи інтегрованих в будівлі сонячних фотоелектричних систем та застосування біфазних фотоелектричних модулів

Зухер Р. Халіфа Абоджела 1,2. Мохд Хайруназ Мат Деса (Mohd Khairunaz Mat Desa) 2 та Ахмад Н. Сабрі 3

  • 1 Кафедра електротехніки та електроніки, Інженерний коледж, Університет Сабрата, Сабрата, Лівія
  • 2 Школа електротехніки та електроніки, Інженерний кампус USM, Нібонг Тебал, Пенанг, Малайзія
  • 3 Кафедра комп’ютерної інженерії, Університет Ан-Нахраїн, Багдад, Ірак

Інтегровані в будівлі сонячні фотоелектричні системи (BIPV) привернули увагу в останні роки як спосіб відновлення теплового комфорту будівлі та виробництва сталої енергії в будівельних конструкціях. BIPV-системи можуть забезпечити тінь від сонячних променів, виробляючи при цьому додаткову електроенергію. Протягом останніх десятиліть інженери намагаються підвищити ефективність BIPV-систем. BIPV-системи з різними типами установки, включаючи дах, балкон, штори, сонцезахисні навіси та фасади стін, постійно досліджуються та інтенсивно презентуються для підвищення енергоефективності та зменшення використання кондиціонерів. Ця робота містить огляд сонячних BIPV-систем і фокусується на існуючих застосуваннях двосторонніх BIPV-систем. Спочатку представлено мотивацію та огляд систем BIPV, а потім розглянуто методологію дослідження та внесок. У цій роботі обговорюються фотоелектричні технології біфазних фотоелектричних модулів (монокристалічні та полікристалічні біфазні модулі), установки BIPV [штори, дах, плоский дах, прозорі фасади, балконні вікна (прозорі), настінні непрозорі фасади, плоскі дахи та сонцезахисні козирки], програмне забезпечення для моделювання та оптимізації (програмне забезпечення для моделювання та майбутні тенденції), технологія BIPV з нульовим споживанням енергії, а також методи оптимізації фотоелектричних систем BIPV. Нарешті, представлені пропозиції щодо внесення змін до поточного дизайну BIPV, які, можливо, сприятимуть підвищенню ефективності, надійності та вартості системи в якості майбутніх теорій проектування для всієї системи.

Вступ

1.1 Огляд та мотивація

Одним з основних перспективних інструментів для виробництва електроенергії є фотоелектричні системи (ФЕС). Фотоелектричні електростанції можуть потенційно замінити електростанції на основі викопного палива, які виробляють величезну кількість парникових викидів. Однак, фотоелектрична електростанція потребує значної площі землі для того, щоб виробляти однакову кількість енергії, оскільки її ефективність є нижчою, ніж у звичайної електростанції. Ідея виробництва електроенергії з меншим рівнем забруднення стає все більш привабливою, оскільки зростає занепокоєння та інтерес до екологічних проблем. Сонячна фотоелектрична енергія використовує безкоштовне паливо, на відміну від традиційних методів генерації. Крім того, сонячні фотоелектричні системи можуть бути просто встановлені на даху житлових будинків і на стінах бізнес-об’єктів, щоб виробляти електроенергію, не створюючи при цьому ніякого забруднення навколишнього середовища. Сонячна фотоелектрична енергія забезпечує спосіб енергопостачання ізольованих міст та установ, які недоступні для електричних компаній, на додаток до підключених до мережі фотоелектричних систем (Zahedi, 2006).

Сонячна фотоелектрична енергія стає все більш популярною у всьому світі. Сьогодні у світі побудовано сонячні фотоелектричні системи загальною потужністю понад 3 500 МВт. Вартість фотоелектричних систем неухильно знижується з 1970 року (Peters et al., 2019). В результаті такого зниження цін у всьому світі заохочується використання малих фотоелектричних систем у житлових будинках. Нещодавні події спонукали експертів-екологів розпочати значні дослідницькі ініціативи щодо використання відновлюваних джерел енергії, таких як сонячна енергія. Використання сонячної фотоелектричної енергії в якості джерела енергії сприймається більш серйозно, що є гарною ознакою для майбутнього цієї технології. Мета цієї публікації. представити найновіші досягнення в галузі сонячних фотоелектричних енергетичних систем (Klenk, 2018).

Однією з нових стратегій підтримки відновлюваної енергетики в житловому секторі є використання сонячних енергогенеруючих пристроїв або систем, відомих як інтегровані в будівлю фотоелектричні системи (BIPV), які плавно вбудовуються в огороджувальні конструкції і включаються в елементи будівлі, такі як вікна, дахи або фасади. Системи BIPV, які встановлюють фотоелектричні модулі, інтегровані в огороджувальні конструкції будівлі, набули популярності в останні роки. Вони зменшують потребу в будівельних ресурсах, оскільки дозволяють виробляти відновлювану енергію на місці, і можуть замінити традиційні будівельні компоненти.

Системи BIPV мають подвійну перевагу: вони збільшують потенціал відновлюваної енергії в будівельному середовищі та забезпечують економію коштів і часу під час будівництва, замінюючи традиційні будівельні компоненти. BIPV повинні вирішувати складні проблеми втрат при передачі та розподілі електроенергії (Reddy, 2020). Тому однією з комплексних стратегій, яка зменшує потребу в таких величезних земельних просторах, є включення будівель, покритих фотоелектричними модулями, до складу яких входять фотоелектричні модулі. Енергетичні характеристики будівель є основним правовим інструментом для підвищення енергоефективності будівель, поряд з Директивою з енергоефективності (Sabry et al., 2017; Tina, 2020). Це означає, що в майбутньому нові споруди повинні досягти мети бути майже повністю безенергетичними.

BIPV-системи можуть включати навіси, дахи, навіси будівель та стіни фасадів будівель для блокування сонячного світла з одночасним виробництвом допоміжної електричної енергії. Нещодавні досягнення в галузі фотоелектричних технологій дозволили створити напівпрозорі фотомодулі, такі як тонкоплівкові сонячні панелі та двосторонні кремнієві сонячні панелі, що пропускають певну кількість світла та забезпечують прозорість. Це робить систему BIPV придатною для використання в мансардних вікнах, вікнах і привабливих фасадах будівель, оскільки вона забезпечує достатню кількість денного світла для будівлі. Таким чином, вікна BIPV мають перевагу в одночасному виробництві електроенергії, зменшенні кількості енергії, необхідної для охолодження або опалення будівлі, та уможливленні освітлення (Wang et al., 2017).

1.2 Основні моменти дослідження

Метою цієї роботи є ретельна оцінка життєздатності інтеграції сонячних фотоелектричних модулів з огороджувальними конструкціями будівель, річного виходу енергії, а також методів оптимізації електричної енергії на рівні житлових будинків та методів забезпечення доступності інжекції фотоелектричної енергії в мережу. Порівняння цієї роботи з іншими оглядовими статтями в літературі показано в Таблиці 1.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 1. Порівняння цієї роботи з іншими оглядовими статтями в літературі.

Основні внески можна розглянути наступним чином:

Представлено загальний огляд інтеграції будівель з сонячними фотоелектричними перетворювачами з особливим акцентом на існуючі та потенційні застосування біфазних типів фотоелектричних перетворювачів в системах BIPV.

Обговорення поточних перспектив використання біфазних модулів в індустрії фотоелектричних технологій.

Надання огляду важливих результатів існуючих двосторонніх BIPV-систем з точки зору розрахунків ефективності, річного виходу енергії, економії енергії та фінансових вигод.

Представлення чіткого розуміння BIPV та двосторонніх рамок BIPV, які дозволяють оцінювати такі системи.

Надання комплексної оцінки перспектив інтегрованих в будівлі біфазних сонячних фотоелектричних систем з точки зору типів інсталяцій для посилення BIPV-систем.

Обговорення потенційного використання методів оптимізації потужності для вдосконалення двосторонніх BIPV-систем. Крім того, також обговорюється порівняння між звичайною фотоелектричною технологією, що базується на оптимізації, та стратегіями оптимізації двосторонніх фотоелектричних систем.

Класифікація BIPV-установок

BIPV-системи встановлюються на конструкціях, які використовують енергію, яку вони генерують, що робить їх нейтральними системами з найменшим негативним впливом на навколишнє середовище. Фотоелектричні елементи, вбудовані в огороджувальні конструкції будівлі (BIPV), взаємодіють з будівлею різними способами, впливаючи на її закони, стандарти, безпеку, продуктивність, технічне обслуговування, екологічні проблеми, довговічність, дизайн і технологічність (Abdallah et al., 2013; Abdelhafez, 2021). Основні компоненти BIPV-систем можна класифікувати залежно від типів сонячних модулів, способів підключення до мережі, призначення або застосування.

BIPV-система може складатися з підключеної до мережі, автономної або гібридної системи. Енергія виробляється та доставляється туди, де вона необхідна, за допомогою BIPV-системи. Вона також може постачати енергію на вимогу за допомогою системи зберігання енергії (ESS). Тому в цій роботі система BIPV класифікується як цілісна структура категоризації, включаючи моделювання та оптимізацію, як показано на рисунку 1. Більшість досліджень, представлених на цій схемі, будуть детально пояснені в наступних розділах цього дослідження.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Класифікація BIPV-систем.

2.1 Фотоелектричні технології

Вчені з Bell Laboratories були першими, хто використав явище перетворення енергії фотонів в електрику. У 1954 році вони створили функціональний кремнієвий сонячний елемент, який виробляв електричний струм під впливом сонячного світла. Зрештою, сонячні елементи використовувалися для живлення космічних кораблів, годинників, комп’ютерів та інших пристроїв. Щоб допомогти в живленні електромережі, сонячні системи зараз будуються у великих масштабах. Електроенергія, вироблена з енергії сонця, зараз широко доступна та економічно життєздатна. Більшість сонячних елементів на ринку сьогодні виготовлені на основі кремнію і пропонують конкурентоспроможну вартість і високу ефективність (швидкість, з якою сонячна батарея перетворює сонячне світло в електрику). Для виробництва масивних, комунальних систем ці комірки, як правило, об’єднуються в більші модулі, які можуть бути встановлені на дахах будинків або підприємств, або використовуватися з наземними стійками.

Матеріали, з яких виготовляються фотомодулі, класифікуються наступним чином:

Si: понад 90% сучасних фотоелектричних систем використовують модулі, виготовлені з кристалічного кремнію. Архітектура модулів може відрізнятися незначними, але суттєвими відмінностями. Через широке використання кристалічних кремнієвих модулів, інші типи модулів можуть мати відмінності в конструкції модулів, але для кращого відстеження розвитку технології, типи кристалічних кремнієвих модулів поділяються так, як детально описано в наступному тексті.

Перовськіт: ці модулі побудовані з матеріалів зі структурою перовськіту, що зазвичай позначається як ABX3, де A позначає органічний або неорганічний катіон (наприклад, метиламоній), B позначає катіон металу (як правило, Pb2), а X позначає галогенід (наприклад, I- та/або Br-). Гібридний органічно-неорганічний метиламоній-галогенід свинцю перовскіт. це назва структури, яка найчастіше використовується. Кристалічна структура CaTiO3 служить представленням загальної структури перовскіту.

OPV (органічна фотоелектрична технологія): об’ємні гетероперехідні модулі, виготовлені з органічних та/або полімерних малих молекул, використовуються в більшості технологій OPV. Поділ фотоіндукованого екситону на вільні електрони та дірки, які створюють фотострум, полегшується концепцією об’ємного гетеропереходу.

III-V: ці модулі використовують елементи з третього та п’ятого стовпчиків періодичної таблиці Менделєєва. Деякі з цих звітів стосуються стеків з декількох шарів, часто відомих як мультипереходи, оскільки ці матеріали можуть складатися з широкого діапазону заборонених зон. Оскільки їхні константи кристалічної ґратки дуже близькі, арсеніди германію та галію часто виробляють разом. Модулі, що містять германій, для зручності класифікуються в цій рубриці.

Гібридні: ці курси включають матеріали з різних категорій. Складається здебільшого з комбінації кремнієвих та III-V модулів. У майбутньому модулі, виготовлені з інших комбінацій матеріалів, таких як перовскіти, також можуть потрапити до цієї категорії.

Сенсибілізовані барвником: як правило, ці модулі використовують пористу матрицю з діоксиду титану з тонким шаром барвника, що міцно закріплюється. Колір поглинає фотоносії (екситони), а світло розщеплюється на межі розділу між електролітом і оксидом титану, проникаючи саме в титанію.

Халькогенід: це матеріал, який має не менше однієї частини шостого стовпчика циклічної таблиці, наприклад, телуридів, селенідів та сульфідів. Найбільш відомими з них є селенід міді індію галію (CIGS) та CdTe.

Амоний кремній: містить тонкоплівкові кремнієві модулі з одним, двома і трьома переходами і вирощується на склі або інших недорогих підкладках. Деякі багатоперехідні маси включають сплави з частково кристалізованими шарами та шарами германію для отримання шарів з меншою шириною забороненої зони.

Для різних фотоелектричних систем, з 1988 року по теперішній час, найбільша підтверджена ефективність перетворення для модулів Champion підтримується Національною лабораторією відновлюваної енергетики (NREL) у вигляді графіка. Цифра, що виражає Чемпіонську ефективність фотоелектричних модулів, показана на рисунку 2.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

2.1.1 Монокристалічні та біфазні модулі

Монокристалічні сонячні модулі, також відомі як монокристалічні модулі, виготовляються з кремнію, вирізаного з одного великого кристала. Це вказує на те, що внутрішня структура дуже добре впорядкована і що електрони можуть легко подорожувати через неї. З розплавленого кремнію поступово витягується стрижень, утворюючи кристали кремнію. Довгий циліндричний кристал утворюється на кінці стрижня, коли він відходить у ретельно контрольованих умовах. Після цього колону тонко розрізають на частини для сонячних модулів. Перед кристалізацією розплавлений кремній поєднується з речовинами, які дозволяють йому проявляти характеристики n-типу або p-типу (Enaganti et al., 2020; Xu et al., 2021). Порожнеча, де був край кристалічного стовпчика в кутах монокристалічних сонячних модулів, може бути використана для їх ідентифікації. Завдяки постійній орієнтації кристалів, кожен модуль також матиме послідовний візерунок. Хоча монокристалічні кремнієві сонячні модулі є найефективнішими, вони також є найдорожчими через технологію, необхідну для виробництва їх масивних, дуже однорідних кремнієвих кристалів.

Монокристалічні сонячні панелі дорожчі за полікристалічні, але це не обов’язково означає, що вони не є ідеальним вибором. Структура кремнію є ключовим фактором, що визначає різницю в ціні між цими двома типами сонячних панелей. Виробники заливають розплавлений кремній у квадратні форми для створення полікристалічних панелей, а потім розділяють отримані пластини на окремі модулі. І навпаки, ретельний контроль затвердіння кремнію під час виробництва монокристалічних панелей вимагає більш складної процедури, що підвищує вартість монокристалічних сонячних модулів. Монокристалічні сонячні панелі є дорожчими, якщо порівнювати витрати на два типи панелей. Однак обидві системи мають однакову ціну на інвертори, електропроводку, заходи електробезпеки, стелажі та робочу силу. Крім того, якщо є лише невелика кількість місця для встановлення сонячних панелей, слід зазначити, що монокристалічні панелі можуть забезпечити кращу віддачу від інвестицій завдяки своїй вищій ефективності. Нарешті, слід зазначити, що федеральний податковий кредит на сонячну енергію все ще доступний для обох різновидів сонячних панелей. Монокристалічні кремнієві двосторонні модулі складаються з комірок, які зазвичай називають кремнієвими комірками. Як випливає з назви, весь об’єм комірки складається з одного кристала кремнію. Це тип фотоелементів, комерційне застосування яких в даний час є найбільш поширеним. Використовуючи монокристали кремнію, монокристалічний сонячний елемент створюється за допомогою процесу Чохральського. Ефективність монокристалічної структури коливається від 15% до 20%. Вони виготовляються з кремнієвих злитків і мають циліндричну форму. Щоб максимізувати продуктивність, чотири бічні сторони циліндричних злитків вирізаються для розміщення кремнієвих пластин (Fang et al., 2020; Sun et al., 2021). Недорогий промисловий метод трафаретного друку, який виробляє двосторонні сонячні елементи на монокристалічних підкладках CZ, був представлений Янгом (Yang, 2011). Крім того, були зроблені нові досягнення в цій галузі досліджень (Janßen, 2009; Yan et al., 2019). Металізація, пасивація поверхні, розсіяна бором, і дифузія бору BBr3 є основними труднощами з двосторонніми сонячними елементами з трафаретним друком CZ. Модифікація умов дифузії бору для досягнення критично важливих фізичних властивостей клітин, необхідних для біфазної операції, була зроблена Monokroussos et al. (2020).

Національна лабораторія відновлюваної енергетики виміряла спектральний відгук репрезентативного монокристалічного кремнієвого фотоелемента Атонометрії для дослідження (Gostein et al.)., 2020). Шляхом усереднення розрахованих кривих спектральної реакції для шести комерційно існуючих двосторонніх фотоелектричних модулів, про які повідомляють Zhang et al. (2020), були отримані типові спектральні відгуки від задньої та передньої сторін біфазних фотомодулів. Для отримання відбивної здатності R(λ) для кожного матеріалу ґрунту в дослідженні було змодельовано дев’ять різних ресурсів ґрунту, використовуючи записи спектральної відбивної здатності, знайдені в програмному забезпеченні для моделювання SMARTS. На рисунку 3А показані спектральні коефіцієнти відбиття для всього обладнання.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

(A) Відбивна здатність R (λ) для дев’яти різних поверхонь землі на основі набору даних “SMARTS” (Gostein et al., 2020), (B) монокристалічні та полікристалічні кремнієві сонячні модулі (Китайський монокристалічний двосторонній сонячний модуль типу P LYGF-BP72P завод і постачальники | Ліньян, 2023), і (C) полікристалічна панель двостороннього фотоелектричного модуля з 144 осередками.

2.1.2 Полікристалічні та біфазні модулі

На закінчення, монокристалічні сонячні панелі часто мають кращу ефективність і включають чорні сонячні модулі, побудовані з одного кристала кремнію, але вартість цих панелей часто вища. У полікристалічних панелях використовується кілька кристалів кремнію, які були сплавлені для формування синіх сонячних елементів. Ці панелі коштують дешевше, але часто менш ефективні. Як моно-, так і поліелектричні сонячні системи знизять витрати на електроенергію. Вирішальними факторами є найкращий план фінансування, міркування щодо простору та особисті уподобання. Призначення як монокристалічних, так і полікристалічних сонячних модулів в сонячній фотоелектричній системі в цілому однакове, і знання, що випливають з нього, прості: вони однаково приймають сонячну енергію і перетворюють її в електричну енергію. Крім того, вони обидва сформовані з кремнію, який є поширеним і неймовірно міцним елементом, що використовується в сонячних панелях. Численні компанії виробляють як монокристалічні, так і полікристалічні сонячні панелі. Як полікристалічні, так і монокристалічні сонячні панелі можуть бути винятковими варіантами для будівель, але перед тим, як прийняти остаточне рішення про покупку сонячної батареї, слід пам’ятати про численні суттєві особливості. Тип кремнієвого сонячного модуля, який використовується в обох технологіях, є основною відмінністю між ними: монокристалічні сонячні панелі використовують кремнієві сонячні модулі, виготовлені з одного кристала кремнію, тоді як полікристалічні сонячні панелі використовують кремнієві сонячні модулі, виготовлені з великої кількості кремнієвих фрагментів, які були розплавлені разом. Монокристалічні та полікристалічні кремнієві сонячні модулі показані на Рисунку 3B.

Колір двох типів сонячних панелей. це те, що найбільш помітно відрізняє їх один від одного з точки зору зовнішнього вигляду: монокристалічні панелі часто чорні, але полікристалічні панелі можуть мати синюватий відтінок. На довговічність сонячних панелей здебільшого не впливає тип кремнієвого модуля, з якого вони складаються. Протягом щонайменше 25 років монокристалічні та полікристалічні панелі будуть виробляти електроенергію з однаковою ефективністю. Подібно до ефективності, монокристалічні сонячні панелі часто працюють краще, ніж полікристалічні, з точки зору температурного коефіцієнта. З цього випливає, що монокристалічні сонячні панелі краще працюють при високих температурах, оскільки температурний коефіцієнт панелі. це просто міра того, наскільки добре вона працює при високих температурах (чим ближче до нуля, тим краще) (Sabry et al., 2018). Порівняння монокристалічних та полікристалічних модулів за важливими ключовими показниками наведено в Таблиці 2.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 2. Порівняння монокристалічних та полікристалічних модулів за важливими ключовими показниками.

У пустелі Атакама була створена дослідницька станція для фотоелектрики, яка працювала протягом 8 місяців в умовах високого зовнішнього опромінення (Ayala et al., 2018). На метеорологічній станції чотири внутрішньовенні трекери були прикріплені до монокристалічних, полікристалічних, тонкоплівкових та біфазних модулів; два внутрішньовенні трекери також були підключені до двох фотоелектричних модулів, щоб проаналізувати явище забруднення. Тонкоплівкова технологія має коефіцієнт ефективності 90%, полікристалічна технологія. 88%, монокристалічна технологія. 78%, а біфазна технологія. 96%, коли приймається лише номінальна потужність передньої панелі. Після виявлення природного ефекту очищення, спричиненого високою вологістю, що часто трапляється рано вранці, коефіцієнт забруднення утримувався на рівні 0.94 і 0.01 протягом наступних 2 місяців. Протягом перших 2 місяців коефіцієнт забруднення зменшився менш ніж на 2.5%. У дослідженні були розглянуті реконфігурації фотомодулів з використанням селеніду міді індію галію (CIGS) та полікристалічної фотоелектричної технології (Ul-Haq et al.)., 2020). Цей звіт також включає ретельну кількісну оцінку впливу досліджуваних фотоелектричних проблем на електроенергетичну систему. Згідно з даними MATLAB/Simulink, фотоелектрична технологія CIGS перевершує полікристалічну з точки зору вихідної потужності при різних сценаріях несправностей. Наведені результати дають зрозуміти, що оптимальна реконфігурація фотоелектричних масивів може сприяти оптимізації виробництва електроенергії з фотоелектричних систем з меншою кількістю піків фотоелектричної активності. Отже, це призведе до кращої продуктивності фотоелектричної системи. Полікристалічна панель двостороннього фотоелектричного перетворювача зі 144 фотоелементами показана на рисунку 3C.

Енергетичний вихід такої технології може бути збільшений до 30% у поєднанні з найсучаснішими кристалічними кремнієвими сонячними елементами PANDA n-типу, які прокидаються раніше і засинають пізніше, ніж традиційні сонячні елементи p-типу. Електричні конструкції з послідовним і паралельним з’єднанням і декількома напівелементами шини можуть знизити втрати CTM і підвищити вихідну потужність модуля.

2.2 сфери застосування BIPV

Системи BIPV складаються з фотоелектричних модулів, які використовуються для інтеграції з енергоефективною обшивкою будівлі. Сюди входять дахи, балкони, штори, сонцезахисні навіси та типи стін для отримання енергії від прямого сонячного світла, відбитого сонячного світла та дифузійного випромінювання. Такі системи надають будівлям можливість виконувати два завдання. BIPV-системи повинні, в першу чергу, відповідати стандартам традиційних огороджувальних матеріалів, включаючи прийнятну структурну міцність, теплоізоляцію, захист від атмосферних впливів та захист від шуму. Це пояснюється тим, що вони служать обшивкою для будівель. По-друге, BIPV-системи виробляють електроенергію та слугують джерелом живлення будівлі (Huang and Hewitt, 2020; Kurian and Karthi, 2021).

BIPV-модулі, які зараз представлені на ринку, базуються або на селеніді міді, індію та галію (CIGS) (Ritzen, 2019), або на телуриді кадмію (CdTe) (Sabry et al., 2018; Sun et al., 2020), тонкоплівкові технології, такі як амоний кремній (a-Si) (Dai et al., 2021), або сонячні модулі з кристалічного кремнію (c-Si) (Santoyo-Castelazo et al., 2021). З більшістю технологій напівпрозорості можна досягти, наприклад, у навісних стінах або мансардних вікнах, шляхом розміщення непрозорих c-Si сонячних модулів на певній відстані один від одного або створенням прозорого тонкоплівкового шару. Однак, коли прозорість зростає, ефективність модуля падає, оскільки менше сонячного світла поглинається фотоелектричним шаром і використовується для генерації енергії. Ritzen (2019) розробив оцінку життєвого циклу для конфігурацій BIPV за трьома типами фотоелектричних технологій, а саме: мідь-індій-галієвий (di) селенід (CIGS), амо-Si та мульти-Si, у трьох типах розташування BIPV на даху, тобто вентильованих з бамбуковою конструкцією, вентильованих з алюмінієвою конструкцією та невентильованих. Ця оцінка була застосована до трьох сценаріїв: циркуляція, переробка та повторне використання. Отримані результати продемонстрували, що при оцінці 100% переробки, 1 квадратний метр не вентильованої конфігурації з amorf-Si має найнижчий вплив на навколишнє середовище.

Sun et al. (2020) обговорили продуктивність комбінації тонкоплівкових напівпрозорих фотомодулів з телуриду кадмію (CdTe) з прозорістю 50% і 10% та фотомодулів з кристалічного кремнію в якості вікна, орієнтованого на південь. Результати показали, що вікно з 10% прозорості напівпрозорого фотоелектричного модуля CdTe здатне покращити продуктивність робочих фотоелектричних годин в діапазоні від 500 до 2000 опромінення, що може ефективно зменшити ймовірність відблисків. Dai et al. (2021) досліджували гнучкий тонкоплівковий фотомодуль з амоного кремнію (a-Si) з розробкою BIPV при сонячному опроміненні від 200 до 1 000 Вт/м2. Дослідження охоплювало такі параметри сонячних фотоелектричних модулів, як напруга холостого ходу прийнятого a-Si фотомодуля, яка була знижена приблизно на 0.40% лінійно зі збільшенням на 1°C до температури 91.5°C максимум у порівнянні з фотоелектричною органічною інтеграцією, яка зменшується до 0.12% з підвищенням на 1°C до 78°C.

Для застосування інтеграції мультикристалічних кремнієвих модулів у будівлях, Santoyo-Castelazo et al. (2021) встановили сонячну фотоелектричну систему потужністю 12 модулів (3 кВт) з нахилом 20° на південь та інвертором 2.5 кВт. Ця система виробляє 1,282 кВт-год/кВт-год в середньому на рік при коефіцієнті корисної дії 0.75. Три традиційні фотоелектричні системи генерації, засновані на різних технологіях, були порівняні з фотоелектричною системою на основі мультикристалічного кремнію, оціненою в цьому дослідженні (мідно-індій-селенові сонячні модулі, амоний кремній та монокристалічний кремній). Результати показали, що оцінка життєвого циклу мультикристалічних кремнієвих модулів, порівняно з іншими системами, призводить до збільшення викидів забруднюючих речовин протягом усього терміну служби і майже завжди має менший вплив на навколишнє середовище у більшості категорій впливу (шість з одинадцяти).

Покриття BIPV слугує одночасно елементом архітектурної мови будівлі та її водонепроникним бар’єром. Вивчення розробниками та архітекторами високоефективних фасадних продуктів і технологій, таких як фотоелектричні матеріали, спонукає їх до більш суворих будівельних вимог і правил щодо екологічної стійкості та архітектури. BIPV є компонентом будівельних систем, на відміну від типових фотоелектричних систем, якщо брати до уваги контекст встановлення, виробничу послідовність, з’єднання, конструкцію та матеріали (Adamovic et al., 2017). Фотоелектричні модулі значно покращилися з точки зору продуктивності, форми та кольору, щоб відповідати різноманітним альтернативним варіантам покриття будівель, оскільки архітектори потребують значної свободи проектування щодо технологічних рішень для індивідуалізації зовнішнього вигляду будівлі (Hemmerle, 2017).

На додаток до того, що фотоелектричні модулі BIPV слугують в якості фасаду будівлі, вони також можуть бути компонентом будівельної системи і можуть замінити традиційні будівельні елементи. За допомогою звичайних будівельних матеріалів системи BIPV усувають необхідність передачі тепла через огороджувальні конструкції (Oliveira et al., 2021). BIPV-системи часто поділяють на три категорії: дахи (модулі на легкій підкладці або прозорі ламінати для плоских дахів, модулі з інтегрованими сонячними модулями в якості елементів покриття даху, сонячні ламінати, фотоелектрична черепиця, фотоелектрична черепиця для даху тощо).) (D’Orazio et al., 2013), фасади (облицювальні стіни та навісні стіни з BIPV) та аксесуари (пристрої для затінення BIPV та балкони). Загальні категорії BIPV-систем показані на рисунку 4, а посилання відповідно до класифікації типів BIPV-установок наведені в наступних підрозділах.

Поширені категорії типів установок BIPV.

2.2.1 Встановлення завіси

Martín-Chivelet et al. (2022) використовували навісні стіни BIPV та дощові екрани для оцінки двох стаціонарних температурних моделей фотоелектричних модулів. Щоб охопити досліджувані монтажні конфігурації, в експериментальних установках модулі BIPV розташовувалися перпендикулярно та з різними умовами заднього краю. Чотири окремі метрики, коефіцієнт детермінації, середня похибка зміщення, середньоквадратична похибка та середня абсолютна похибка, були використані для порівняння фактичних та змодельованих температур протягом цілого року в якості експериментальної бази для оцінки кожної моделі. Оцінка показала, що модель є найбільш придатною для прогнозування річного обсягу фотоелектричної енергії в таких застосуваннях, як дощові екрани та навісні стіни. У цьому ж контексті були проаналізовані, протестовані та спроектовані навісні стіни BIPV, визначено їх потенціал застосування, а також запропоновані вдосконалення та пропозиції Лі та ін. (2021). Це може значно підвищити ефективність фотоелектричних модулів і забезпечити більш стабільне внутрішнє освітлення. Згідно з результатами, отриманими в режимі реального часу, коефіцієнт пропускання системи завіс BIPV досягає 9.1% у ясну погоду. Зима мала найвищу генеруючу ефективність завісної системи BIPV (26).5%), а потім окремо осінь та літо. Крім того, система завіс BIPV може задовольнити потреби в ізоляції будівлі та створити більш стабільне середовище освітлення в приміщенні.

Методи теплового покращення, такі як нещодавно розроблений дефлектор потоку, напівпрозора фотоелектрична технологія, а не непрозора фотоелектрична технологія, та кілька входів, були оцінені Рунісом та ін. (Rounis et al.). (2021). Згідно з результатами випробувань, теплова ефективність може досягати 33%. За фотоелектричною панеллю було виявлено, що розташування декількох входів за допомогою дефлектора потоку покращує теплові характеристики на 16% і знижує пікові температури фотоелектричних елементів на 3%.5°C, з незначним покращенням електричної ефективності. Для моделювання конвективних явищ в BIPV-системах потрібен більш розширений підхід, оскільки зареєстровані числа Нуссельта мають погану або незначну узгодженість з формулюваннями, наведеними у відповідній літературі. Lai та Hokoi (2017) розробили вентильовані навісні стіни BIPV, які можуть автономно регулювати навколишнє середовище, використовуючи виштовхувальну силу, інтегруючи фотоелектричну систему, двошарову конструкцію та механізм теплового потоку. Обчислювальна гідродинаміка та повномасштабне експериментальне моделювання були проведені для дослідження теплових характеристик вентильованих навісних стін BIPV та характеристик структури потоку повітря в каналі за різних умов нагрівання, товщини стінок та типів отворів. Зберігаючи відповідні теплові характеристики стіни, створені вентильовані навісні фасади BIPV успішно зменшили надходження сонячного тепла. Хуан та ін. (2018) надали ретельний аналіз теплових та електричних характеристик унікального вакуумного фотоелектричного склопакета. Порівняльне дослідження демонструє чудові теплоізоляційні можливості вакуумної фотоелектрики, яка може зменшити надходження та втрати тепла в Харбіні (HB) та Гонконгу (HK) на 81.63% і 75.03%, відповідно. У різних кліматичних ситуаціях чиста економія енергії становить від 37.79% і 39.82% можна досягти, встановивши вакуумні фотоелектричні системи на всіх доступних фасадах прототипу будівлі.

2.2.2 Установка на даху (непрозора)

Встановлення двосторонніх сонячних панелей на пласких дахах комерційних будівель є хорошим підходом для збільшення виробництва. Двосторонній коефіцієнт підсилення значною мірою визначається альбедо плоского даху. Складно передбачити вихідну потужність біфазних фотоелектричних систем з часом, оскільки вона змінюється в результаті забруднення та росту моху. У кількох попередніх дослідженнях обговорювалися системи встановлення на даху, наприклад, у дослідженні Muehleisen et al. (2021), в якому оцінювалися двосторонні фотоелектричні дахові системи з використанням 20 панелей, розташованих на даху, пофарбованих у білий колір, оптимізаторів потужності та орієнтації зі сходу на захід. Повідомлялося, що у порівнянні з панелями з 70% двосторонністю, яка є відношенням номінальної ефективності на передній стороні до ефективності на задній стороні, використання панелей з 92% двосторонністю дало до 3% більший вихід. На рисунку 5А показано приклад установки на даху (непрозорий).

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

(А) Приклад двосторонньої фотоелектричної установки на даху (непрозорої) зі штаб-квартирою в Каліфорнії (двосторонні модулі “Maxima” від Sunpreme пропонують потужність 380 Вт та узгодження імпедансу. PV Tech, 2022 р.). (B) Приклад прозорої двосторонньої фотоелектричної установки (Yin et al., 2022). (C) Приклад вікна з прозорою двосторонньою фотоелектричною технологією, що використовується в готелі в Греції (проект ЄС SmartFlex завершує еталонний сонячний фасад | glassonweb.com, 2022). (D) Приклад настінної непрозорої фасадної двосторонньої фотоелектричної установки (Електроенергія зі стіни будинку. великий потенціал фасадів будівель для уловлювання сонячної енергії. Інститут екологічного міського та регіонального розвитку ім. Лейбніца, 2023 р.). (E) Приклад біфазної фотоелектричної системи на плоскому даху. (F) Приклад двосторонньої сонячної фотоелектричної установки на мансардному вікні.

Відповідні припущення щодо площі модуля, ефективності модуля та співвідношення площ мають значний вплив на можливий розрахунок промислового фотоелектричного обладнання. Kutlu (2022) запропонував модель з відкритим вихідним кодом для оцінки потенційного виходу енергії п’яти різних модулів фотоелектричних панелей на даху з різною ефективністю, яка була перевірена для всіх типів фотоелектричних панелей на даху. Згідно з отриманими даними, найбільший результат дають тонкоплівкові (M5) і моно-Si напіврозрізані (M2) модулі в житловому секторі та моно-Si і M2 двосторонні модулі (M3) в комерційних і громадських будівлях. Одномісячні дослідження моделювання та експлуатації були представлені Joge (2003), але без кількісних результатів, в той час як розрахунки двостороннього енергетичного потенціалу фотоелектричних панелей на даху протягом 1 місяця були також розглянуті в Дубаї, ОАЕ (Ahmad et al., 2021), для зменшення споживання та збільшення виробництва енергії. Для моделювання сонячних фотоелектричних систем використовувалися різні конфігурації BIPV для даху та фасаду. Виробництво енергії збільшилося на 9.93% для двофазності та 19.88% для дахових треків. Симуляція вихідної потужності енергетичної системи з біфазною сонячною фотоелектричною системою в листопаді становила 1965 кВт-год.4 кВт-год і становила 25625.9 кВт-год щорічно в Дубаї, ОАЕ.

2.2.3 Двосторонній плоский дах

Встановлення біфазних сонячних панелей на пласких дахах комерційних будівель є хорошим підходом для збільшення виробництва. Коефіцієнт корисної дії двосторонніх панелей значною мірою визначається альбедо плоского даху. Складно передбачити вихідну потужність двосторонніх фотоелектричних систем з часом, оскільки вона змінюється в результаті забруднення та росту моху (Muehleisen et al., 2021).

Використовуючи біфазні сонячні елементи, були створені біфазні фотоелектричні панелі, які зараз готуються до масового виробництва (Joge, 2003). На даху будівлі була побудована система, інтегрована в огорожу, як одне з застосувань для тестування польових характеристик біфазних фотоелектричних панелей. На основі результатів імітаційного моделювання та 1-місячної експлуатації було підтверджено наступне. 1) Система здатна виробляти електричну енергію, порівнянну з тією, що виробляється типовим монофазним масивом, встановленим на південь з ідеальним кутом нахилу. 2) У гарний день вихідна потужність швидко зростає зі сходом сонця і залишається практично рівномірно високою до заходу сонця, що призводить до ідеального добового та річного розподілу потужності.

2.2.4 Прозора поверхня

Огороджувальні конструкції, особливо фасади, є важливим компонентом, оскільки вони впливають на внутрішні теплові навантаження, а також забезпечують значний простір для генерації енергії. Однак багато елементів дизайну впливають на ефективність роботи біфазних сонячних модулів. Таким чином, для застосування біфазних сонячних модулів на будівлях необхідно провести аналіз продуктивності біфазних фотомодулів. Цей аналіз повинен враховувати різні конструктивні фактори та відображати різноманітні умови встановлення. Прозора двостороння фотоелектрична система була розглянута Muehleisen et al. (2021), порівнюючи її з відповідною системою з чорною задньою панеллю, де результати показали виграш у 17% порівняно з 15%. Song et al. (2022) розглянули прозорі двосторонні сонячні модулі в області дизайну, де узагальнено переваги та теорії двосторонніх модулів. У дослідженні розглядалися екологічні та економічні витрати, довговічність пристрою та вихідна потужність. Прозорий двосторонній напівпрозорий фотоелектричний пристрій з естетично приємними кольорами та емоційно нешкідливими характеристиками був розроблений Myong та Jeon (2016), поєднуючи колір заднього скла за допомогою прозорого заднього контакту та тестуючи при ідеальному куті нахилу 30°. Коефіцієнт продуктивності напівпрозорого фотомодуля становив близько 124.5% практично, що перевершує його симульоване передбачення на різко високе значення. Двостороння фотоелектрична генерація може компенсувати втрату прямого опромінення плоскої панелі при більшому куті нахилу, оскільки відбите альбедо має тенденцію до зростання при більших кутах нахилу. Збираючи відбите та освітлене світло, прозора біфазна фотоелектрична система підходить для вертикально встановлених BIPV-модулів для використання в шумозахисних бар’єрах, дахах, фасадах та навісних стінах (Myong and Jeon, 2016). Висновки Kang et al. (2016) вказали, що найбільший вплив на рівень продуктивності мають аспекти дизайну прозорого простору та відбивної здатності. На продуктивність менше впливає відстань між модулем і стіною. Залежно від компонентів конструкції, біфазний BIPV-модуль забезпечував вихід до 30% вище, ніж вихід монофазних фотомодулів. Коефіцієнт прозорого простору не менше 30% повинен бути присутнім у самих двосторонніх модулях BIPV. Двосторонні фотоелектричні модулі BIPV з коефіцієнтом прозорості 40% і вище слід використовувати, коли на зовнішній стіні використовується темний колір з коефіцієнтом відбиття 50% або менше. Приклад прозорого двостороннього фотоелектричного модуля показаний на Рисунку 5B.

Для того, щоб уловлювати більше сонячної енергії та гарантувати вищу ефективність, ніж традиційні ФЕМ, були розроблені двосторонні прозорі перовскітні сонячні модулі (BTPSC) (Gao et al., 2017). Важливим фактором у досягненні ефективності фотоелектричного обміну був коефіцієнт пропускання та опір Au електродів (PCE). Максимальне значення PCE 14.74% було досягнуто за рахунок інженерної здатності побудованих BTPSC збирати світло. Крім того, було показано, що основними змінними, що впливають на ПКЕ, є кут освітлення та інтенсивність відбитого світла. Ці BTPSC можуть бути використані для інтеграції фотоелектричних систем в будівлі, наприклад, венеціанські жалюзі або напівпрозорі фотоелектричні вікна.

2.2.5 Балконні вікна (прозорі)

Раніше вважалося, що фотоелектричні модулі встановлюються виключно на дахах будівель. Однак зараз існує безліч типів фотоелектричних модулів, які можна встановлювати на різних поверхнях будівель, включаючи балкони, вікна та навісні стіни. З огляду на те, що дизайн компонування (орієнтація модулів, розташування, тип і розмір) має значний вплив на продуктивність фотоелектричної системи, важливо провести ретельне моделювання потенціалу випромінювання на різних поверхнях будівлі, щоб визначити найбільш ефективну схему розміщення фотоелектричних модулів. Салімзаде та ін. розглянули приклад високого хмарочоса в Монреалі, Канада. (2020), в якому різні сценарії були ретельно порівняні та розроблені з точки зору вартості та енергії. У дослідженні представлена модель для початкових інвестицій у порівнянні з середньорічною рентабельністю інвестицій (регіон, що цікавить) для на відміну від терміну окупності. Ця модель може допомогти інвестору розпізнати правильний інвестиційний підхід відповідно до бюджетних обмежень. Наприклад, якщо досяжний фінансовий план для встановлення фотоелектричних компонентів на нульовий рік становив 100 тис. доларів США, інвестор може очікувати на періоди окупності 3, 5, 10, 15, 20 і 25 років з рентабельністю інвестицій 18%, 30%, 36%, 37%, 36% і 34%, відповідно. Приклад вікна з прозорими двосторонніми фотоелектричними перетворювачами показаний на рисунку 5C.

2.2.6 Непрозорий фасад стіни

Частково вентильований і прозорий фотоелектричний фасад, інтегрований в огороджувальні конструкції енергоефективної будівлі, постійно зростає. Така установка використовує теплообмін між основною стіною будівлі, фотоелектричним фасадом та повітрям у порожнині для рекуперації тепла взимку (механічна вентиляція) та охолодження фотоелектричних модулів влітку (за допомогою природної конвекції). У порівнянні зі звичайною стіною, непрозорий вентильований фотоелектричний/тепловий (PV/T) фасад може скоротити тепловий потік через зовнішні огороджувальні конструкції на 40% (Liang et al., 2020). Конкретний PV/T-фасад може бути гібридним модулем, виготовленим з одностороннього надувного пластинчастого колектора, сонячних модулів, скляної ламінації та етилен-вінілацетату. За даними Liang et al. (2020), результати середньої ефективності фотоелектричного перетворення можуть досягати близько 9%, а коефіцієнт корисної дії розробленої системи може досягати 3.1%. Приклад настінного непрозорого фасадного двостороннього фотомодуля показаний на малюнку 5D.

Saadon et al. (2016) обговорили моделювання фотоелектричного фасаду, інтегрованого в енергоефективну огороджувальну конструкцію, яка частково вентилюється і є прозорою. Повідомляється, що вплив фасаду на потреби в теплі є мінімальним, оскільки ці потреби є низькими для кожного місця, проаналізованого в Тулузі, Франція. Було виявлено, що вимоги до вентиляції дещо вищі для всіх виміряних місць.

Випадок Universitas Ciputra, який є будівлею, спроектованою з урахуванням екологічних аспектів, був розглянутий Сьюзен і Вардхані (2020). Метою цього дослідження було відстежити зусилля, спрямовані на максимізацію виробництва електричної енергії з відновлюваних джерел енергії та кількість оптимальної електричної енергії, виробленої в порівнянні з вимогами мобільного зеленого будівництва. Використовуючи оптимальний кут нахилу та орієнтації, фотоелектричні панелі були інтегровані в компоненти фасаду будівлі (затінюючий пристрій, прозора стіна, непрозора стіна та дах). Результат показав, що 6-22% необхідної максимальної потреби в енергії може бути заміщено за рахунок використання концепції BIPV. Прогнозована ефективність виробництва електроенергії BIPV склала від 8% до 9.5%, без впливу температури зовнішнього повітря та швидкості вентиляційного потоку на охолодження фотоелектричних модулів. Всього 7.5%-4.5% добової сонячної радіації може бути використано як надходження тепла через непрозорі огороджувальні стіни, і від 75% до 35% добової сонячної радіації може бути використано для попереднього нагрівання повітря для вентиляції приміщень (Domjan et al.)., 2020).

2.2.7 На плоскій покрівлі

Сталі будівлі з біфазними фотоелектричними модулями, встановленими на плоских дахах, є ефективним методом підвищення біфазного коефіцієнту підсилення, а отже, і виходу енергії, що визначається альбедо плоского даху. Складно передбачити вихідну потужність двосторонніх фотоелектричних систем з часом, оскільки вона змінюється в результаті росту моху і забруднення. Приклад двостороннього фотоелектричного модуля, встановленого на плоскому даху, показаний на малюнку 5E.

В якості одного із застосувань на даху було встановлено інтегровану в огорожу будівлю (Joge, 2003), а для вивчення впливу біфазних фотоелектричних систем на даху було створено невелику установку з 20 панелями, включаючи манекени. Комерційна конструкція, що підтримує біфазні фотоелектричні модулі, була встановлена на пофарбованому в білий колір плоскому даху для забезпечення ідеального виходу енергії (Muehleisen et al., 2021). Повідомляється, що спочатку орієнтовані на схід і захід панелі двостороннього модуля з прозорою задньою панеллю перевершували панелі модуля з чорною задньою панеллю на 17% і 15% відповідно. Через втрату альбедо через ріст моху та забруднення, після 1 року експлуатації, панелі, орієнтовані на схід та захід, все ще забезпечували вимірювану вигоду у 7% та 5% відповідно. У порівнянні з панелями з 70% двостороннім розташуванням, використання панелей з 92% двостороннім розташуванням дозволило отримати до 3% більший вихід електроенергії.

2.2.8 Тип дахового сонцезахисного козирка

Фотоелектричні панелі можуть бути з’єднані зі структурами різними способами, включаючи мансардні вікна та сонцезахисні козирки, що не тільки допомагає виробляти енергію, але й створює теплову енергію та денне світло. Це також покращує естетичну привабливість будівлі. Будівельна галузь споживає більше третини світової енергії. В одному дослідженні вивчалися мансардні вікна та типи встановлення сонцезахисних навісів у Варанасі, Індія (Gupta and Tiwari, 2017). Повідомляється, що ефективність перетворення протягом життєвого циклу, коефіцієнт виробництва енергії та час окупності енергії для середньодобової сонячної радіації = 450 Вт/м2 та ΔT = 8°C було отримано як 0.47 років (за 300 років), 19.58 років (для 300 років), та 15.32 роки, відповідно. Приклад двостороннього фотомодуля для дахового сонцезахисного навісу показаний на Рисунку 5F.

2.3.1 Програмне забезпечення для моделювання

Методи моделювання та оптимізації мають велике значення для аналізу систем BIPV. В академічних дослідженнях робота з моделювання зросла завдяки останнім технологічним досягненням. Ці досягнення роблять аналіз та проектування BIPV-систем простішими та доступнішими. У таблиці 3 наведено перелік програмних продуктів, які використовуються для проектування та аналізу.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 3. Програмне забезпечення та програми моделювання, які використовуються для оптимізації, проектування та аналізу систем BIPV.

Загалом, моделювання було виконано для оцінки продуктивності BIPV шляхом ретельного аналізу рідини та температури. Для проведення теоретичних розрахунків також використовувалося програмне забезпечення, яке вирішує складні математичні рівняння. Саретта та ін. (2020) запропонували обчислювальну методику для узгодження архітектурних характеристик фасадів з поточним аналізом фотоелектричного випромінювання з використанням типологічних показників будівель. У цьому ж контексті Таблада та ін. (2018) представив концепцію методу продуктивного фасаду для інтеграції фотоелектричних модулів в якості затінюючих елементів та для сільськогосподарських плантацій. Максимальні фасадні системи були встановлені на основі умов, наявності ресурсів та контексту Сінгапурської лабораторії тропічних технологій, де вони були встановлені. Салімзаде і Хаммад (2017) обговорили оптимізацію розташування фотоелектричних панелей на балконних вікнах шляхом оптимізації розташування, кількості та розміру фотоелектричних модулів для досягнення максимальної генерації енергії та максимізації потужності панелі.

2.3.2 Майбутні тенденції

Існуючі дослідження показали, що BIPV-системи є перспективним напрямком для підтримки виробництва енергії в будівлях з майже нульовим споживанням енергії, особливо коли BIPV-система є двостороннім фотоелектричним типом. Однак, збір нерівномірно розсіяного зворотного падаючого світла є дуже складним питанням в системах BIPV, і більшість досліджень не в змозі обробляти величезні набори змінних плану і автоматично надавати колекцію різних найкращих конструкцій. На клітинному, модульному та системному рівнях все ще існує багато можливостей для розвитку та оптимізації двосторонніх фотоелектричних модулів. Документ, випущений NREL (Sahu et al.)., 2021) містить резюме технічних тем віртуального семінару Bifacial PV Workshop 2020. Двосторонні фотоелектричні модулі з оптимізацією потужності можуть бути одним з рішень для підвищення надійності BIPV-систем. Тому в цій роботі порівнюються стратегії оптимізації на основі звичайних фотоелектричних установок та біфазних фотоелектричних установок.

Опитування щодо пов’язаних оглядів

Відповідно до зібраних публікацій у галузі BIPV, кілька оглядових досліджень обговорювали такі системи з точки зору проектних топологій, застосувань, типів установок, виходу енергії, методів оптимізації, розкоші та теплового комфорту. У Таблиці 4 наведено кілька цінних літературних досліджень, класифікованих відповідно до області виходу електричної енергії та теплової продуктивності з відповідними сферами застосування.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 4. Літературні дослідження, класифіковані відповідно до регіону, що представляє інтерес, із зазначенням їх фокусу та важливих висновків.

Таблиця демонструє ряд моментів, які можна виділити. Для областей виходу електричної енергії та теплової продуктивності, дослідження Biyik et al. (2017), Pandey (2016) та Yu et al. (2021) для дослідників та практиків, які працюють над розробкою, аналізом, моделюванням, оцінкою ефективності, фінансовим розвитком та стимулюванням систем BIPV, а також новими методами та тенденціями, або зацікавлені в них. Вихід електричної енергії має цікаві напрямки, такі як роботи Zahedi (2006), Martín-Chivelet et al. (2018), Акбарі та ін. (2019), Irshad et al. (2019), Ідзковскі та ін. (2020), Dai and Bai (2021), Singh et al. (2021), Uzum (2021) та Lamnatou et al. (2022), в якій розглядається функція зберігання енергії для фотоелектричних систем в умовах перспективного розвитку накопичення енергії, надається оцінка між перевагами та недоліками ключових методів, а також розглядаються методи вирішення, які використовують машинне навчання, глибоке навчання та оптимізацію на основі штучного інтелекту. Згідно з цими дослідженнями, можна досягти збільшення потенційного енергозбереження на 22% і зниження внутрішньої температури на 5°C-10°C порівняно з навколишнім середовищем. Категоризація інтегрованих у фасадні будівлі фотоелектричних теплових систем показана на Рисунку 6.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Категоризація інтегрованих у фасад будівлі фотоелектричних теплових систем.

Через екологічні проблеми, необхідність енергетичної незалежності та високу вартість викопного палива, технології відновлюваної та сталої енергетики вийшли на перший план. Очікується, що дослідники та практики, які працюють або зацікавлені у фінансовому розвитку, оцінці ефективності, моделюванні, аналізі, проектуванні, стимулюванні, інноваційних підходах та тенденціях систем BIPV, отримають користь від таких ретельних оглядових досліджень. Інтелектуальне управління попитом повинно використовуватися в поєднанні з ефективними та доступними рішеннями для зберігання енергії, щоб фотоелектричні системи були повністю інтегровані в мережі. Збільшення використання енергії, виробленої за допомогою фотоелектричних технологій, стане вирішальним фактором для підтримки цілісності енергосистеми, оскільки світовий ринок сонячної фотоелектрики перевищить 76 ГВт. Аналіз усіх різних систем зберігання електричної та теплової енергії, які можуть бути поєднані з фотоелектричними системами, був розглянутий Акбарі та ін. (Akbari et al.). (2019). Поряд з функцією зберігання енергії для ФЕ в контексті майбутніх удосконалень в області зберігання енергії, розглядалася інтеграція зберігання енергії від ФЕ в “розумних” будівлях (Pandey, 2016). BIPV має відмінні можливості інтеграції для забезпечення електричних і теплових навантажень в будівлях. Біїк та ін. (2017) ретельно дослідив продуктивність, ефективність, номінальну потужність, кількість енергії, що генерується, та типи методів оцінки застосування BIPV та теплових BIPV. Двома основними напрямками досліджень BIPV є: 1) підвищення ефективності системи за рахунок вентиляції, що призводить до кращої продуктивності при нижчій температурі панелей, і 2) передові тонкоплівкові технології, які чудово підходять для інтеграції в будівлі.

Сонячні колектори та сонячні фотоелектричні перетворювачі поєднуються з фасадами будівель для виробництва електричної та теплової енергії. Як результат, навантаження на охолодження/опалення будівель може бути зменшене, а ефективність використання сонячної енергії може бути значно підвищена. Таким чином, таке застосування пропонує життєздатний спосіб створення будівель з низьким або навіть нульовим споживанням енергії шляхом різкого скорочення енергоспоживання будівель (Yu et al., 2021). Chan (2019) представлено опитування для відбору та ідентифікації 25 доступних комерційних споруд з різним ступенем прилеглого затінення [з точки зору орієнтації та діапазону (0.16-0.95) фактори виду на небо]. Загальна встановлена фотоелектрична потужність у деяких країнах, таких як Індія, досягла 33.7 ГВт до кінця грудня 2020 року, як повідомляє Редді (2020), який заявив, що з точки зору зменшення навантаження на систему опалення, вентиляції та кондиціонування повітря в будівлі, BIPV-системи є найкращим варіантом для індійського контексту. Загальний огляд системи BIPV, включаючи використані моделі, результати та вхідні дані, показано на Рисунку 7.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Загальний огляд системи BIPV, включаючи використані моделі (синім кольором), результати моделювання (білим кольором) та вхідні дані (червоним кольором) (Cavadini and Cook, 2021).

У сфері оптимізації енергоспоживання дослідження Mellit (2020), Hashempour et al. (2020) та Ramos et al. (2021) представлені концепції, що підтримуються формулюванням для труднощів оптимізації, які пояснюються адміністратором суспільства, особливостями комфортного середовища та деякими типами погодних умов, за винятком теплового комфорту. Liu et al. (2021) розглянули сферу електричної енергії та сонячного випромінювання, щоб представити цінну інформацію для розширення схем BIPV на ділянках з високим сонячним випромінюванням. В іншому контексті, Zhou (2021) розглядав лише питання теплової енергії. Повідомляється, що BIPV може підвищити ефективність комплексного використання сонячної енергії та представити оригінальні ідеї для потенційних досліджень щодо оплати за зібрану енергію. Нарешті, дослідження Barzegkar-Ntovom et al. (2020) оцінює економічну життєздатність гібридних фотоелектричних систем та систем зберігання для BIPV-систем.

У цих дослідженнях ретельно обговорюються системи BIPV з точки зору проектних топологій, застосувань, типів установки, виходу енергії, методів оптимізації, розкоші та теплового комфорту. Однак усі дослідження розглядають інтеграцію фотоелектричних модулів з мало- та великомасштабними будівлями, але не двосторонні фотоелектричні модулі.

Інтегровані будівлі на основі двосторонніх фотоелектричних систем

Якщо електроенергія, що генерується за рахунок біфазності, буде вловлюватися, біфазні фотомодулі можуть стати переконливою заміною монофазним фотомодулям навіть у контексті комбінацій будівель. Двосторонні фотомодулі здатні виробляти більше енергії, ніж звичайні фотомодулі (Appelbaum, 2019). Вплив двостороннього фотомодуля на навколишнє середовище в приміщенні ускладнюється внаслідок термоелектричного ефекту, який виникає через втрати на задній панелі модуля. За допомогою експериментів та моделювання фотоелектричної будівлі (Zhao et al., 2022), досліджуючи внутрішнє середовище двосторонніх фотоелектричних модулів як огороджувальних конструкцій будівлі, було виявлено, що оптимізаційний дизайн значно покращив внутрішнє середовище та збільшив річний тепловий комфорт приблизно на 8%.

У моделюванні будівель з інтегрованими активними фасадами Тіна та ін. представили чисельну модель, яка дозволяє оцінити теплову та електричну енергетичну рівновагу фасадів BIPV. (2021). Двофазний фотоелектричний фасад зі скла генерує приблизно на 5% більше енергії, ніж однофазний фасад BIPV, згідно з розрахунками, зробленими з використанням метеорологічних даних з Катанії, Італія. Кім та ін. (2021) обговорили двосторонні BIPV для будівель з нульовим споживанням енергії для досягнення високої вихідної потужності за рахунок збору світла з обох сторін, але збір нерівномірно розподіленого світла, що падає назад, є дуже складною проблемою у двосторонніх BIPV.

Для віконних застосувань BIPV були використані пасивні сонячні концентратори, виготовлені з плівки (Cook and Al-Hallaj, 2019). Для того, щоб змусити віконне скло діяти як хвилевід і направляти світло на тильну сторону двосторонніх фотоелектричних модулів, були використані мікрофасетки для створення повного внутрішнього відбиття. В експериментальній перевірці були використані дві легкодоступні плівки. Обидві плівки зробили модуль пасивним сонячним концентратором, дозволяючи сонячній енергії досягати задньої сторони модуля в діапазоні кутів падіння, що розглядалися. Було максимум 35.1% збільшення потужності. Результати показують, що оптичні компоненти на основі плівок можуть бути використані в BIPV в якості пасивних сонячних концентраторів. За даними Appelbaum (2019), продуктивність вертикального кріплення для екваторіальних регіонів двосторонньої фотоелектричної панелі незначно поступається продуктивності широтного кріплення. Одна з моделей застосування біфазних BIPV, яка досягла точності 99%, описана Аламом та ін. (Alam et al.). (2021) з використанням методу генерації сітки скінченних елементів для формування квазіоднорідних сіток.

Річна падаюча енергія (глобальна енергія, дифузна та променева) на козирки, що складаються зі звичайних та біфазних фотомодулів, розрахована Appelbaum et al. (2019) разом з коливанням тіней, що створюються навісами на дверях, вікнах та навісах для автомобілів. Частина тильної сторони двостороннього фотомодуля отримує відбиту енергію (5% або більше) від землі та стін. Середня температура фотоелектричних модулів досягає 68.3°C у теплу пору року, значний тепловий градієнт спостерігається по всьому фасаду, як і очікувалося, і здебільшого спричинений альбедо ділянки. Креативний фасад згенерував 63.8 кВт-год/м2 сукупної електричної енергії щорічно, з коефіцієнтом корисної дії 0.7 і середньорічною ефективністю 6.28%. У порівнянні з еталоном, протягом зими спостерігається значне зниження загального енергоспоживання будівлі до 92% (Assoa et al., 2021). Кут нахилу спричиняє зміни в рівновазі потужності двох різних типів фотоелектричних модулів, біфазних та монофазних, які були розглянуті Bilčík et al. (2020). Щоб перевірити ефективність інтегрованої двосторонньої сонячної фотоелектричної системи та технології “холодного даху” для збільшення виробництва сонячної енергії та зменшення енергоспоживання будівлі, Ахмад та ін. (2021) представив дизайн та аналіз продуктивності двосторонньої сонячної фотоелектричної системи для енергоефективного будинку з системою стеження та без неї. За рахунок поєднання декількох технологій виробництво енергії збільшилося на 19.88% для відстеження на даху, 9.93% для двофазності та 10.14% для моніторингу фасаду. Система відстеження самоспоживає на рівні 4.66%. Порівнюючи результати з традиційною однофазною стаціонарною установкою, загальне покращення становить 35%.29% було зафіксовано. Вихід енергосистеми з симуляції склав 25 625 МВт-год.9 кВт-год щорічно. Вихід двосторонньої сонячної фотоелектричної системи в листопаді становив 1 965.4 кВт-год. У таблиці 5 представлено коротке порівняння раніше проведених досліджень для двосторонніх фотоелектричних інтегрованих будівель.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 5. Порівняльна таблиця з раніше проведеними дослідженнями для будівель з двосторонньою фотоелектричною інтеграцією.

Однофасадні сонячні фотоелектричні будівлі

Для уловлювання сонячної енергії через фотоелектричні модулі та споживання тепла було розширено інтегровану в будівлю багатофункціональну покрівельну систему. Ця система мінімізує ефективність фотоелектричних систем та усуває надлишкові трудові та матеріальні витрати на стандартну фотоелектричну систему. Elnosh et al. (2018) досліджували фотоелектричні модулі, які були звернені на південь протягом 2 років в Дубаї, Об’єднані Арабські Емірати, під трьома різними кутами нахилу (5, 25 і 90). Було виявлено, що хоча кут нахилу не впливає на температурні втрати, він має значний вплив на втрати від забруднення, причому менші кути нахилу призводять до більших втрат від забруднення. Результати дослідження можуть бути використані для вибору найкращої технології, типу та кута нахилу фотомодулів для будівельних фотоелектричних установок (BAPV), які частково або повністю живляться від сонячних фотоелектричних модулів, та інтегрованих фотоелектричних систем у різних географічних регіонах. Модифікована будівельна система, в якій звичайні фотоелектричні модулі інтегровані з вентильованим фасадом, також була розглянута Мартіном-Шівеле та ін. (2018). У дослідженні повідомляється, що для типового метеорологічного року, за прогнозами, підключена до мережі фотоелектрична система буде виробляти 20 МВт-год електроенергії щорічно. Цей показник дорівнював 4.6% від 432 МВт-год/рік загального річного споживання електроенергії будівлі до початку проекту реконструкції. Виробництво 19 МВт-год/рік відстежувалося протягом повного року, з жовтня 2016 року по вересень 2017 року. Після завершення енергетичної модернізації, включаючи заміну вікон та освітлення, очікується скорочення споживання енергії на 30%. Тоді фотоелектрична енергія становитиме 6.6% від загального споживання.

Двома основними методами підвищення енергетичної стійкості будівель на рівні мікрорайону є впровадження відновлюваних джерел енергії та архітектурна реабілітація, хоча одночасна оптимізація цих процесів є складним завданням. Результати дослідження Guen (2018) демонструють, що модернізація всіх будівель зменшує потребу в опаленні приміщень на 70%-85% і зменшує коливання попиту на енергію, що дозволяє інтегрувати додаткову відновлювану енергію. Згідно з розрахунками, BIPV можуть задовольнити річне енергоспоживання всього села. Оцінка енергосистеми показує, що навіть за умови інтеграції недиспетчеризованих технологій відновлюваної енергетики складно вийти за межі 60%. Як наслідок, з’явилися можливості для встановлення фотоелектричних модулів на подвійних фасадах. Бажано розміщувати фотоелектричні модулі подалі від південних стін будівлі, щоб забезпечити відведення тепла, запобігти перегріву та зберегти ефективність (Zogou та Stapountzis, 2011). У тому ж контексті, згідно з дослідженням австралійського міста Мельбурн, більша частина потенціалу сонячної енергії міста забезпечується фотоелектричними установками на дахах. Однак показано, що фотоелектрична перспектива вікон стає більш вираженою для конкретних будівель з високою компактністю засклених і висотних будівель (Panagiotidou et al., 2021). Описаний тут технологічний робочий процес дозволяє різним містам спростити процес прийняття рішень щодо досягнення фотоелектричного потенціалу в міських умовах (Panagiotidou et al., 2021).

Коефіцієнт корисної дії (ККД), який є відношенням виміряної потужності до очікуваної потужності за певний звітний період, для підключеної до мережі BIPV-системи на дослідному майданчику склав 71.21%, в той час як PR для фотоелектричних систем, що стоять, було визначено на рівні 75.1%. Це справедливо для підключеної до мережі фотоелектричної системи (Макінде та ін.)., 2021). За оцінками дослідження, дахи та фасади будівель кампусів можуть генерувати 8.1 ГВт-год фотоелектричної енергії на рік, що може зібрати 10% поточного попиту на енергію, а кампус в цілому потребує 82.6 ГВт-год електроенергії щорічно (Чжоу, 2022). У Таблиці 6 представлено коротке порівняння раніше проведених досліджень для однофасадних будівель, інтегрованих у фотоелектричні системи.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

ТАБЛИЦЯ 6. Порівняльна таблиця раніше проведених досліджень для однофасадних PV-інтегрованих будівель.

Як показано в Таблиці 6, невідповідність просідань напруги мережі постійного струму та проблеми управління передачею енергії для фотоелектричної мікромережі рідко визнаються. Замість рейтингових систем, заснованих на тому, наскільки ефективно вони перетворюють або транспортують енергію протягом дня, всі опубліковані дослідження змагаються у прискоренні темпів впровадження ФЕС. Виклик полягає в отриманні значень MPP при використанні високої частоти вибірки. Ця проблема є критичною для MPPT в мережевих PV-системах без акумуляторів, що, в свою чергу, вимагає швидкого процесора та пам’яті. Силові модулі можуть піддаватися більшому навантаженню і мати менший термін експлуатації через ці високі частоти перемикання (Jia et al., 2018). Таким чином, перемикання на дещо нижчій частоті та підтримання стабільної напруги постійного струму є важливими для системи мікромереж, щоб виробляти якісну електроенергію та надійно функціонувати.

Будівлі з нульовим споживанням енергії, інтегровані з фотоелектричними модулями

Ідея “будівель з нульовим споживанням енергії” фокусується на тому, щоб спочатку підвищити енергоефективність огороджувальних конструкцій, а потім включити відновлювані джерела енергії для забезпечення балансу попиту на енергію. У цій ситуації фотоелектричні системи пропонують надійний варіант постачання електроенергії як у нових, так і в існуючих структурах. Концепція будівель з майже нульовим споживанням енергії (nZEB), запропонована Тіною (2020), наголошує на покращенні енергетичних характеристик огороджувальних конструкцій будівлі та інтеграції ВДЕ для задоволення попиту на енергію. Коли двосторонні фотоелектричні модулі включені у фасад будівлі, вони працюють як активна система, що виробляє зелену енергію, так і пасивна система, яка зменшує потребу в охолодженні будівлі. Було показано, що двосторонні фотоелектричні модулі скло-скло можуть виробляти енергію, яка приблизно на 5% вища, ніж у односторонніх фотоелектричних модулів (Tina, 2020). Напівпрозора фотоелектрика (STPV) або фотоелектричні пристрої затінення (PVSD). це два приклади BIPV, які зосереджені на вікнах і пропонуються як ефективні методи виробництва електроенергії та підвищення енергоефективності будівель (Skandalos and Karamanis, 2021). Однак, оскільки на розробку прозорого віконного скла з хорошою видимістю пішло більше тисячі років, заміна скла на сучасні фотоелектричні концепції вимагає ретельного розгляду енергетичних та екологічних наслідків. Існує мало порівняльних досліджень запропонованих варіантів інтеграції фотоелектричних модулів та найкращих інтеграційних рішень для різних кліматичних регіонів, незважаючи на велику кількість опублікованих досліджень щодо продуктивності кожної технології.

BIPV. це ефективна технологія для досягнення будівель з нульовим споживанням енергії (ZEB) за рахунок використання сонячної енергії. BIPV-система може легко інтегрувати фотоелектричні модулі в зовнішні поверхні будівлі, такі як стіни, дахи, затінюючі пристрої та декоративні компоненти. Поверхні BIPV можна використовувати на дахах і фасадах, а на їх ефективність і продуктивність впливають такі фактори, як напрямок, тінь і відбиття від поверхні (Boccalatte et al.)., 2020). Виявлено, що річні критерії NZED у цьому випадку виконуються за рахунок збору сонячної енергії на 60% дахів і 60% загальної площі фасадів, при цьому втрата виробництва енергії на одиницю площі фотоелектричних установок становить 11% через ефекти “затемнення”, спричинені фотоелектричними установками, що оточують будівлі.

Досягнення максимального потенційного фінансового результату для експлуатаційних витрат на електроенергію для замку, якщо зважити на тариф для подачі електроенергії в комунальне господарство (Gremmelspacher et al.)., 2021), азимут і нахил другої фотоелектричної системи були оптимізовані для максимального виробництва електроенергії. У цьому дослідженні було використано дев’ять фінансових сценаріїв для вивчення життєздатності обох фотоелектричних систем за допомогою розрахунку вартості життєвого циклу з використанням методу чистої теперішньої вартості. Порівняння первинної енергії, виробленої та використаної історичною будівлею, було надано для двох сценаріїв, і воно продемонструвало, що об’єкт дослідження може досягти чистого ЗЕБ.

Для офісної будівлі Шанкар та ін. запропонували розумну систему освітлення, що включає збір денного світла за допомогою BIPV. (2021) зменшити споживання енергії та покращити візуальні вподобання орендарів. Для запропонованої системи в ЗЕБ були підкреслені переваги низьковольтної системи електропостачання постійного струму. Крім того, було досліджено потенціал енергозбереження у запропонованій системі штучного освітлення з фотоелектричними перетворювачами в якості огороджувальних конструкцій для візуальних уподобань мешканців при різних умовах неба. Результати статті показали, що енергія, вироблена BIPV-модулем, може повністю забезпечити запропоновану систему освітлення. Крім того, було помічено значну кількість додаткової енергії. Порівнюючи результат з існуючою зараз енергосистемою, вирівняна вартість електричної енергії (LCOE), яка є визначенням середньої чистої поточної ціни виробництва електроенергії генератором щодо його терміну служби, виявляється компетентною.

Оптимізація систем BIPV

Проектування інтегрованих в будівлю фотоелектричних огороджувальних конструкцій вимагає врахування значної кількості характеристик, пов’язаних з фотоелектричними модулями та огороджувальними конструкціями, а також конкуруючих стандартів продуктивності. Як результат, оптимізація дизайну BIPV має важливе значення і зараз є складним завданням, яке обговорюється в декількох дослідженнях. Руссо (2012) заявив, що завдяки вдосконаленню навичок прогнозування можна буде розробляти більш ефективні інтегровані в будівлі фотоелектричні системи та максимізувати збір енергії з систем з незвичайними умовами монтажу (Susan, 2021).

Samarasinghalage et al. (2022) представив структуру, яка включає кілька параметрів проектування огороджувальних конструкцій на додаток до характеристик, пов’язаних з фотоелектричними модулями, таких як тип фотоелектричного продукту, позиціонування фотоелектричних модулів, співвідношення вікна до стіни (WWR) та кут нахилу. В результаті дослідження було створено список найкращих варіантів дизайну BIPV, заснованих на різних цілях, структурних характеристиках та фотоелектричних продуктах. Найкращі BIPV-продукти та характеристики поверхні будівлі за певним критерієм ефективності є прикладами альтернативних проектів. Висновки Samarasinghalage et al. (2022) продемонстрували, що MOO є функціональним для раннього вибору дизайну BIPV на основі технічних енергетичних та вартісних факторів. Jung et al. (2021) оцінювали вироблення електроенергії фотоелектричними системами та зменшували тепловий вплив вікон за допомогою мобільного пристрою затінення та з використанням підходів штучного інтелекту для аналізу впливу на теплопередачу вікон. В роботі було виявлено, що тепловіддача вікна в ANN-контролі становила 86.на 3% нижче в період охолодження і на 9.7% нижче під час опалювального періоду. Крім того, в період охолодження фотоелектрична система генерувала на 3.0%-3.на 1% більше електроенергії при правильному управлінні. Діаграма співчуття, що показує методологію для автономних та підключених до мережі BIPV-модулів, показана на Рисунку 8.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Діаграма співчуття, що показує методологію для автономних та підключених до мережі BIPV-модулів: (A) автономний BIPV, (B) підключений до мережі BIPV.

Fathabadi (2015) запропонував план з використанням фотоелектричного перетворювача для підвищення енергоефективності BIPV. Результати як змодельованих, так і реальних експериментів показали збільшення приблизно на 10% та 9.3% енергоефективності, відповідно, в той час як дослідження Chen et al. (2019) представили порівняльний аналіз з методом цілісної оптимізації дизайну. Аналіз чутливості на основі дисперсії та скринінгу поєднується з генетичним алгоритмом сортування без домінування-II (NSGA-II) та гібридною оптимізацією рою частинок з пошуком узагальненого шаблону в методі оптимізації цілісного дизайну (HGPSPSO). Це дослідження провело експерименти в умовах спекотного літа та теплої зими в Гонконзі і повідомило, що чистий попит на будівництво може бути зменшений до 71.36% при ідеальній проектній конфігурації. Омар та ін. (2022) запропонували підхід до перетворення традиційного навчального закладу на будівлю з нульовим споживанням енергії (NZEB). Для того, щоб застосувати таку систему стратегій модернізації на практиці, в якості прикладу було обрано шкільну будівлю в Єгипті. Встановлено, що оптимальними розмірами є 140 кВт і 120 кВт, з капітальними витратами 30 399 і 98 000 для інвертора і фотоелектричного комплекту, відповідно. Ці компоненти інтегруються в будівлю після підвищення її енергоефективності. Крім того, системі PV/мережа для нового навантаження знадобиться 24 роки, щоб окупити всі свої витрати (після використання техніки модернізації).

Результати цих досліджень можуть бути використані на ранніх стадіях планування рекомендацій щодо низькоенергетичних будівель та інтегрованих фотоелектричних систем. Однак більшість досліджень не в змозі впоратися з величезними наборами змінних проектування та автоматично надати набір альтернативних оптимальних проектів. Проектування оболонки BIPV зараз в значній мірі покладається на методологію оптимізації. Графічне представлення кількості публікацій за основними досліджуваними напрямками методів енергетичної оптимізації для BIPV-систем показано на рисунку 9.

звіт, аналіз, розміру, частки, тенденцій

Графічне представлення кількості публікацій за основними досліджуваними напрямками методів оптимізації енергоспоживання для BIPV-систем.

Цей рисунок показує, що найбільший інтерес викликав розрахунок виходу електричної енергії BIPV-систем і що річний вихід енергії є ключовим фактором для оцінки продуктивності системи. Результати дослідження є очікуваними, оскільки в останні роки в більшості міст спостерігається високий попит на енергію в результаті індустріалізації та швидкого зростання населення. Однією з головних проблем вчених і політиків у всьому світі є забезпечення достатньої кількості електроенергії при одночасному зниженні викидів парникових газів. Енергетичні органи більшості країн світу все більше усвідомлюють необхідність зменшення негативного впливу невідновлюваних джерел енергії на навколишнє середовище шляхом дослідження альтернативних сталих джерел енергії та підвищення енергоефективності будівель. Технологія BIPV останнім часом привертає увагу як можливий метод забезпечення будівель миттєвою сталою енергією. Сонячна енергія повинна широко використовуватися в житлових будівлях у міському контексті, щоб зробити значний внесок у створення будівель з нульовим споживанням енергії.

Висновок

У представленому документі ретельно обговорено та оцінено життєздатність інтеграції сонячних фотоелектричних модулів з огороджувальними конструкціями будівлі, річний вихід енергії та методи оптимізації електроенергії на рівні житлових будинків. Надано загальний огляд принципів роботи BIPV та двосторонніх фотоелектричних систем та їх характеристик, а також знання деяких погодних параметрів та їх руйнівних наслідків. Також була розглянута дискусія щодо відмінностей у розрахунку ефективності BIPV та біфаціальних BIPV систем. Забезпечення чіткого розуміння для вивчення таких систем та представлення всебічної оцінки поточних досліджень проактивних BIPV та двосторонніх заходів з підвищення ефективності фотоелектричних установок. Використання двосторонніх фотоелектричних інтегрованих систем та типів установок для посилення BIPV-систем є одним з таких рішень, яке було повністю обговорено в цьому дослідженні.

Використання BIPV, особливо з двосторонніми фотоелектричними модулями, в даний час все ще обмежене в реальних умовах, незважаючи на нещодавнє зростання уваги до BIPV-систем. Сталі будівлі з біфазними фотоелектричними модулями, встановленими на огороджувальних конструкціях, є ефективним способом підвищення біфазного коефіцієнта підсилення і, отже, виходу енергії, що визначається альбедо цих будівельних конструкцій. З огляду на те, що дизайн компонування (орієнтація модулів, розташування, тип і розмір) має значний вплив на продуктивність фотоелектричної системи, це дослідження показало, що необхідно провести ретельне дослідження потенціалу випромінювання на різних поверхнях будівлі, щоб визначити найбільш ефективну схему розміщення фотоелектричних модулів. Існуючі дослідження показали, що BIPV-системи є перспективним напрямком для підтримки виробництва енергії для будівель з майже нульовим споживанням енергії, особливо коли BIPV-модуль є двостороннім фотоелектричним модулем. Однак, обрізання нерівномірно розподіленого падаючого денного світла є надзвичайно складною проблемою в системах BIPV, і більшість досліджень не в змозі обробляти величезні набори даних про змінні плану та автоматично надавати колекцію замінних найкращих можливих конфігурацій.

Бажано розміщувати фотоелектричні модулі подалі від південних стін будівлі, щоб забезпечити відведення тепла, запобігти перегріву та підтримувати ефективність у всіх місцях, які були розглянуті в цій роботі. Інша складність полягає у використанні тепла, яке відкидають фотомодулі, особливо в країнах з жарким кліматом. Графічне зображення кількості публікацій за основними досліджуваними напрямками методів енергетичної оптимізації показало, що найбільший інтерес викликає розрахунок виходу електричної енергії для BIPV-систем. Проектування оболонки BIPV зараз в значній мірі покладається на методологію оптимізації. В існуючих публікаціях питання оптимізації розглядалося лише з точки зору модернізації програмного забезпечення. Тому майбутні напрямки повинні бути зосереджені на розробці нових апаратних конфігурацій для оптимізації фотоелектричної генерації для кожного типу установки індивідуально, оскільки кожен тип установки має свої погодні умови.

Внесок автора

Всі автори брали участь у розробці концепції та дизайну дослідження. Підготовка матеріалів, збір та аналіз даних були виконані З.А., М.Д. та А.С. Перший проект рукопису був написаний З.А., і всі автори коментували попередні версії рукопису. Всі автори прочитали та схвалили остаточний варіант рукопису.

Подяки

Конфлікт інтересів

Примітка видавця

Усі твердження, висловлені в цій статті, належать виключно авторам і не обов’язково відображають погляди їхніх афілійованих організацій, а також видавця, редакторів та рецензентів. Будь-який продукт, який може бути оцінений у цій статті, або претензії, які можуть бути зроблені його виробником, не гарантуються і не схвалюються видавцем.

Список використаних джерел

Abdallah, T., Diabat, A., та Rigter, J. (2013). Дослідження можливості встановлення малих фотоелектричних модулів на дахах об’єктів у зеленому ланцюжку постачання. Int. J. Прод. Econ. 146, 465-477. doi:10.1016/j.ijpe.2013.03.016

Абдельхафез, М. H. H. (2021). Інтеграція сонячної фотоелектрики в житлові будинки: На шляху до будівель з нульовим споживанням енергії в місті Град, KSA. Швейцарія: Сталий розвиток. doi:10.3390/su13041845

Адамович, Н., Циммерманн, А., Caviasca, A., Harboe, R., та Ibanez, F. (2017). Спеціально розроблені фотоелектричні модулі для застосувань PIPV та BIPV. J. Продовжити. Підтримати. Energy 9, 021202. doi:10.1063/1.4979820

Agrawal, B., та Tiwari, G. N. (2011). Аналіз енергії та ексергії будівельних інтегрованих фотоелектричних теплових систем. Джерела енергії, частина А: Відновлення, використання та вплив на навколишнє середовище. doi:10.1080/15567030903226280

Ahmad, F. F., Ghenai, C., та Белполіті, В. (2021). “Аналіз продуктивності комбінованих біфазних сонячних фотоелектричних модулів, інтегрованої фотоелектрики та системи відстеження сонячної енергії для енергоефективного будинку”, на міжнародній конференції ZEMCH.

AjithgopiSudhakar, K., та Wai Keng, N. (2021). Проектування та моделювання проектів сонячних електростанцій на дахах для енергонезалежного університетського кампусу. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 1078, 012013. doi:10.1088/1757-899x/1078/1/012013

Akbari, H., Браун, М. C., Ortega, A., Хуан, М. J., Хьюітт, Н. J., Нортон, Б., та ін. (2019). Ефективні технології зберігання енергії для фотоелектричних систем. Sol. Енергетика 192, 144-168. doi:10.1016/j.соленер.2018.03.052

Акбарі Пайдар, М. (2020). Оптимальна конструкція вбудованого фотоелектричного модуля будівлі як рухомого затінювального пристрою. Сталі міста та суспільство. doi:10.1016/j.scs.2020.102368

Алам, М., Gul, M. S., та Muneer, T. (2021). Модель розрахунку коефіцієнта наземного огляду для поля двостороннього фотоелектричного колектора: Однорідні та неоднорідні поверхні. Energy Rep. 7, 9133-9149. doi:10.1016/j.egyr.2021.11.206

Альхатіб, Е., та Абу-Хіджлех, Б. (2019). Потенціал модернізації федеральної будівлі в ОАЕ до будівлі з нульовим споживанням електроенергії (nZEB). Heliyon 5, e01971. doi:10.1016/j.гелій.2019.e01971

Appelbaum, J., Aronescu, A., та Маор, Т. (2019). Затінення від сонячних колекторів, що нависають над землею. Швейцарія: Прикладні науки. doi:10.3390/app9204280

Appelbaum, J. (2019). Двосторонні модулі: У кожної сонячної панелі є дві сторони. Енергія.

Арнаут, М. A., Перейти, Y. I., та Saqaff, A. (2020). Пілотне дослідження інтегрованих в будівлю фотоелектричних систем: технічна оцінка та економічний аналіз. Int. J. Energy Res. 44, 9538-9559. doi:10.1002/er.5204

Assoa, Y. B., Thony, P., Messaoudi, P., Schmitt, E., Bizzini, O., Gelibert, S., та ін. (2021). Дослідження інтегрованого двостороннього фотоелектричного фасаду будівлі. Sol. Енергія 227, 497-515. doi:10.1016/j.розчинник.2021.09.004

Ayala, P., Muñoz, C., Osorio, N., Hernández, P., Zurita, F., Gutierrez, V., та ін. (2018). Ефективність біфазної технології у порівнянні з трьома комерційними монофазними фотоелектричними технологіями в умовах високого зовнішнього опромінення в пустелі Атакама. 2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC) (Спільна конференція 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC 34th EU PVSEC) ( IEEE ), 0672-0675. doi:10.1109/PVSC.2018.8547345

Бакос, Г. C., Soursos, M., та Tsagas, N. F. (2003). Техніко-економічна оцінка інтегрованої в будівлю фотоелектричної системи для енергозбереження в житловому секторі. Енергетичне будівництво. 35, 757-762. doi:10.1016/S0378-7788(02)00229-3

Bambrook, S. M., та Спроул, А. B. (2012). Максимізація енергетичної потужності повітряної системи PVT. Sol. Energy 86, 1857-1871. doi:10.1016/j.перетворювач.2012.02.038

Barzegkar-Ntovom, G. A., Chatzigeorgiou, N. G., Nousdilis, A. I., Vomva, S. A., Kryonidis, G. C., Kontis, E. O., та ін. (2020). Оцінка життєздатності акумуляторних систем зберігання енергії в поєднанні з фотоелектричними системами за схемою чистого самоспоживання. Оновити. Energy 152, 1302-1309. doi:10.1016/j.ренен.2020.01.061

Bilčík, M., Божикова, М., Kotoulek, P., Кішев, М., Csillag, J., та Петрович, А. (2020). Порівняння річного балансу потужності фотоелектричних модулів. J. Процес. Energy Agric. 24, 18-21. doi:10.5937/jpea24-25659

Біїк, Е., Араз, М., Хепбаслі, A., Шахрестані, М., Yao, R., Shao, L., та ін. (2017). Ключовий огляд будівельних інтегрованих фотоелектричних систем (BIPV). Eng. Sci. Технол. Int. J. 20, 833-858. doi:10.1016/j.jestch.2017.01.009

Boccalatte, A., Фосса, М., та Ménézo, C. (2020). Найкраще розташування поверхонь BIPV для майбутніх районів NZEB з урахуванням ефекту міського острова тепла та зменшення відбитого випромінювання від сонячних фасадів. Поновити. Енергетика 160, 686-697. doi:10.1016/j.ренен.2020.07.057

Кавадіні, Г. B., та Кук, Л. M. (2021). Вибір зеленого та прохолодного даху інтегрований у моделювання сонячної енергії на даху. Appl. Energy 296, 117082. doi:10.1016/j.apenergy.2021.117082

Діаграма ефективності фотоелектричних модулів Champion | Фотоелектричні дослідження | NREL (2022). Доступно за посиланням: https://www.nrel.gov/pv/module-efficiency.html (дата звернення: 30 грудня 2022 р.).

Chan, A. L. S. (2019). Вплив сусіднього затінення на енергетичні та екологічні характеристики фотоелектричної системи скління в будівлях. Energy 187, 115939. doi:10.1016/j.енергія.2019.115939

Чандріка, В. S. (2021). Оцінка ефективності окремо розташованих та інтегрованих в мережу фотоелектричних систем для південної частини Індії. Інженерні дослідження та технології в будівництві. doi:10.1177/0143624420977749

Chen, F., та Інь, Х. (2016). Виготовлення та лабораторні випробування продуктивності інтегрованої в будівлю фотоелектричної теплової покрівельної панелі. Додаток. Energy 177, 271-284. doi:10.1016/j.apenergy.2016.05.112

Chen, X., Huang, J., Yang, H., та Peng, J. (2019). Наближення до низькоенергетичної висотної будівлі шляхом інтеграції пасивного архітектурного дизайну з фотоелектричним застосуванням. J. Чистий. Prod. 220, 313-330. doi:10.1016/j.jclepro.2019.02.137

Китайський завод і постачальники монокристалічних двосторонніх сонячних модулів типу P LYGF-BP72P (2023). Ліньян. Доступно за посиланням: https://global.ліньян.com/p-type-monocrystalline-bifacial-solar-module-lygf-bp72p-product/ (Доступ: 16 січня 2023 р.).

Кук, М. J., и Аль-Халладж, С. (2019). Плівкові оптичні елементи для пасивної концентрації сонячного випромінювання у вікнах BIPV. Sol. Energy 180, 226-242. doi:10.1016/j.перетворювач.2018.12.078

Dai, Y., Бай, Ю., та Cai, Z. (2021). Теплова та механічна оцінка інтеграції склопластику та тонкоплівкових гнучких фотоелементів для будівельних застосувань. J. Clean. Prod. 289, 125809. doi:10.1016/j.jclepro.2021.125809

Dai, Y., та Bai, Y. (2021). Покращення продуктивності для створення інтегрованих фотоелектричних систем на практиці: Огляд. Енергетика 14, 178. doi:10.3390/en14010178

Далал, Р., Bansal, K., та Thapar, S. (2021). Подолання енергетичного розриву в житлових будинках Індії шляхом використання сонячних фотоелектричних систем на дахах для зірок вищої енергії. Чистота. Енергетика 5, 423-432. doi:10.1093/ce/zkab017

Defaix, P. R. (2012). Технічний потенціал фотоелектрики на будівлях в ЄС-27. Сонячна енергетика. doi:10.1016/j.перетворювач.2012.06.007

Добжицький, A., Курц, Д., Mikulski, S., та Wodnicki, G. (2020). Аналіз впливу інтегрованої фотоелектрики в будівлі (BIPV) на зменшення попиту на електричну та теплову енергію в будівлях, розташованих у Польщі. Енергетика 13, 2549. doi:10.3390/en13102549

Дом’ян, С., Petek, L., Arkar, C., та Medved, S. (2020). Експериментальне дослідження енергоефективності багатофункціональної заскленої фасадної конструкції з склопакетами BIPV в опалювальний сезон. Energies 13, 2772. doi:10.3390/en13112772

Д’Ораціо, М., Di Perna, C., та Ді Джузеппе, Е. (2013). Оцінка продуктивності різних фотоелектричних модулів, інтегрованих в дах, в умовах середземноморського клімату. Energy Procedia 42, 183-192. doi:10.1016/j.egypro.2013.11.018

Електроенергія зі стіни будинку. великий потенціал фасадів будівель для уловлювання сонячної енергії. Лейбніц Інститут екологічного міського та регіонального розвитку (2023). Електрика зі стіни будинку. великий потенціал фасадів будівель для уловлювання сонячної енергії. Доступно за посиланням: https://www.ioer.de/en/press/news/electricity-from-the-house-wall-the-great-potential-of-building-facades-to-capture-solar-energy (Доступно 7 січня 2023 р.).

Elnosh, A., Al-Ali, H. O., John, J. J., Alnuaimi, A., Убінас, Е. R., Стефанчич, М., та ін. (2018). Польове дослідження факторів, що впливають на продуктивність фотоелектричних модулів у будівлях (BIPV/BAPV), встановлених в ОАЕ. 2018 IEEE 7th World Conf. Фотовольт. Перетворювачі енергії. WCPEC 2018. A Jt. Conf. 45th IEEE PVSC, 28th PVSEC 34th E. U. PVSEC. doi:10.1109/PVSC.2018.8547298

Enaganti, P. K., Dwivedi, P. K., Srivastava, A. K., і Goel, S. (2020). Дослідження сонячного опромінення та аналіз продуктивності занурених монокристалічних і полікристалічних сонячних елементів. Prog. Фотовольтаїка Res. Appl. 28, 725-735. doi:10.1002/pip.3264

Проєкт ЄС SmartFlex завершує еталонний сонячний фасад | glassonweb.com (2022). Доступно за посиланням: https://www.glassonweb.com/news/eu-smartflex-project-finishes-reference-solar-facade (Дата звернення: 15 грудня 2022 р.).

Fang, Z., Xu, Z., Jang, T., Zhou, F., і Хуан, С. (2020). Кількісна характеристика середньоквадратичного відхилення та оптимізація процесу отримання пірамідальної текстури монокристалічних кремнієвих комірок. Матеріали 13, 564. doi:10.3390/ma13030564

Fathabadi, H. (2015). Підвищення енергоефективності секції фотоелектричний перетворювач-акумулятор автономних будівельних інтегрованих фотоелектричних систем. Energy Build. 101, 1-11. doi:10.1016/j.enbuild.2015.04.024

Гао, Л., Zhao, E., Yang, S., Wang, L., Li, Y., Zhao, Y., та ін. (2017). Світлотехніка для двосторонніх прозорих перовскітних сонячних елементів з високою продуктивністю. Опт. Eng. 56, 1. doi:10.1117/1.oe.56.11.117107

Giouri, E. D., Тенперік, М., та Туррін, М. (2020). Нульовий енергетичний потенціал висотної офісної будівлі в середземноморському кліматі: Використання багатоцільової оптимізації для розуміння впливу проектних рішень на висотні будівлі з нульовим енергоспоживанням. Енергетика та будівлі. doi:10.1016/j.enbuild.2019.109666

Gostein, M., Маріон, Б., та Стьюв, Б. (2020). “Спектральні ефекти при вимірюванні альбедо та опромінення ззаду для оцінки двосторонньої продуктивності”, у звіті про конференцію IEEE фотоелектричних спеціалістів. doi:10.1109/PVSC45281.2020.9300518

Gremmelspacher, J. M., Campamà Pizarro, R., ван Яарсвельд, М., Davidsson, H., та Йоханссон, Д. (2021). Реконструкція історичної будівлі та оптимізація фотоелектричної енергії для NetZEB у Швеції. Sol. Енергетика 223, 248-260. doi:10.1016/j.розрядник.2021.02.067

Гуен, М. Le (2018). Підвищення енергетичної стійкості швейцарського села шляхом реконструкції будівель та інтеграції відновлюваних джерел енергії. Енергія та будівлі. doi:10.1016/j.enbuild.2017.10.057

Гупта, Н., та Tiwari, G. N. (2017). Енергетичні матриці будівельних інтегрованих фотоелектричних теплових систем: Практичний приклад. J. Архітектор. Eng. 23. doi:10.1061/(asce)ae.1943-5568.0000270

Гузман, С. P., Arias, N. B., Franco, J. F., Soares, J., Vale, Z., та Ромеро, Р. (2021). Збільшення використання зеленої енергії для зарядки електромобілів в “розумних” будівлях, керованих агрегатором, за допомогою нового індексу використання відновлюваних джерел енергії. IEEE Access 9, 105357-105368. doi:10.1109/ACCESS.2021.3099426

Hashempour, N., Taherkhani, R., та Махдіхані, М. (2020). Оптимізація енергоефективності існуючих будівель: Огляд літератури. Сталі міста та суспільство. doi:10.1016/j.scs.2019.101967

Hemmerle, C. (2017). Сонячні фотоелектричні будівельні скіни. Структурні вимоги та екологічні переваги. J. Facade Des. Eng. doi:10.7480/jfde.2017.1.1528

Huang, J., Chen, X., Yang, H., та Чжан, В. (2018). Чисельне дослідження нової вакуумної фотоелектричної навісної стіни та комплексна оптимізація фотоелектричних огороджувальних систем. Appl. Energy 229, 1048-1060. doi:10.1016/j.apenergy.2018.08.095

Huang, M. J., Eames, P. C., та Norton, B. (2004). Терморегуляція інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем з використанням матеріалів з фазовими змінами. Int. J. Перенесення теплової маси. 47, 2715-2733. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2003.11.015

Хуанг, М. J., та Hewitt, N. J. (2020), Підвищення рівня використання енергії в будівлі шляхом поєднання вбудованих фотоелектричних модулів та теплового насосу з повітряним джерелом для підігріву підлоги з використанням матеріалів з фазовою зміною. doi:10.1007/978-3-030-18488-9_67

Hwang, T., Kang, S., та Кім, Д. T. (2012). Оптимізація інтегрованої фотоелектричної системи в офісних будівлях. FOCUS на орієнтацію, кут нахилу та площу встановлення. Енергетичне будівництво. 46, 92-104. doi:10.1016/j.enbuild.2011.10.041

Ідзковський, А., Карасовська, К., та Валендзюк, В. (2020). Температурний аналіз автономних та інтегрованих в будівлі фотоелектричних систем на основі моделювання та даних вимірювань. Енергетика 13, 4274. doi:10.3390/en13164274

Іршад, К., Habib, K., Saidur, R., Карім, М., та Саха, Б. B. (2019). Дослідження термоелектричної та фотоелектричної фасадної системи для енергоефективного будівництва: Огляд. J. Чистота. Prod. 209, 1376-1395. doi:10.1016/j.jclepro.2018.09.245

Янсен, Л. (2009). Двосторонні сонячні елементи з нітриду кремнію, пасивовані двосторонніми Cz-кремнієвими сонячними елементами. Матеріали для сонячної енергетики та сонячні елементи. doi:10.1016/j.солмат.2009.03.015

Jayathissa, P. (2016). Оцінка життєвого циклу динамічної будівельної інтегрованої фотоелектрики. Матеріали для сонячної енергетики та сонячні елементи. doi:10.1016/j.solmat.2016.04.017

Jia, H., Xiao, Q., та Він, J. (2018). Покращений метод балансування струму мережі та напруги конденсатора постійного струму для триконтактної гібридної мікромережі змінного/постійного струму. IEEE Trans. Smart Grid 3053 (1), 5876-5888. doi:10.1109/TSG.2018.2834340

Joge, T. (2003). “Розширене застосування біфаціальної сонячної моделі”, в Матеріали 3-ї всесвітньої конференції з фотоелектричного перетворення енергії.

Юнг, Д. E., Лі, С., Lee, K. H., Shin, M., та Do, S. L. (2021). Оцінка енергоефективності будівлі з оптимальним керуванням рухомим пристроєм затінення, інтегрованим з фотоелектричною системою. Energies 14, 1799. doi:10.3390/en14071799

Kamel, R. S., та Фанг, А. S. (2014). Моделювання, імітація та техніко-економічний аналіз житлової BIPV/TASHP системи в холодному кліматі. Канада. Енергетичне будівництво. 82, 758-770. doi:10.1016/j.enbuild.2014.07.081

Kang, J. G., Кім, J. H., та Кім, J. T. (2016). Конструктивні елементи та електричні характеристики двостороннього модуля BIPV. Int. J. Фотоенергетика 2016, 1-10. doi:10.1155/2016/6943936

Хан, М. A. (2018). Проектування інтегрованої в будівлю фотоелектричної системи з новою дворефлекторною фотоелектричною системою (BRPV) та оптимальним механізмом управління. Швейцарія: Експериментальне дослідження. doi:10.3390/electronics7070119

Kim, C., Jeong, M. S., Ko, J., Ко, М., Kang, M. G., та Song, H. J. (2021). Неоднорідний задній рефлектор спричиняє ризик виникнення гарячих точок та втрату потужності в інтегрованих в будівлю двосторонніх фотоелектричних модулях на основі c-Si. Оновити. Energy 163, 825-835. doi:10.1016/j.Ренен.2020.09.020

Kirimtat, A. (2022). Керування фотоелектричними інтегрованими пристроями затінення в будівлях: Огляд. Будівництво та навколишнє середовище. doi:10.1016/j.buildenv.2022.108961

Кленк, М. (2018). “Двосторонні фотоелектричні системи та дані про вихід (двосторонній коефіцієнт підсилення)”, в Двостороння фотовольтаїка: технологія, застосування та економіка. doi:10.1049/PBPO107E_ch5

Кумар, Н. M., Sudhakar, K., і Самикано, М. (2019). Порівняння продуктивності BAPV та BIPV систем з фотоелектричними технологіями c-Si, CIS та CdTe за тропічних погодних умов. Тематичне дослідження. Терм. Eng. 13, 100374. doi:10.1016/j.csite.2018.100374

Kurian, J., та Karthi, L. (2021). Інтегрована фотоелектрична енергетика в будівлях. огляд. Підтримувати. Сільське господарство, харчова промисловість. Рез. 10. doi:10.7770/safer-v10n1-art2495

Kutlu, E. C. (2022). Технічний потенціал сонячних фотоелектричних систем на дахах для Анкари. Відновлювана енергетика. doi:10.1016/j.ренен.2021.12.079

Lai, C. M., та Hokoi, S. (2017). Експериментальні та чисельні дослідження теплотехнічних характеристик вентильованих навісних фасадів з пінополістиролу (BIPV). Внутрішнє та забудоване середовище. doi:10.1177/1420326X15611194

Ламнату, С., Чемісана, Д., та Крістофарі, С. (2022). Розумні мережі та розумні технології стосовно фотоелектрики, систем зберігання, будівель та навколишнього середовища. Відновлювана енергетика. doi:10.1016/j.ренен.2021.11.019

Li, H., Cao, C., Feng, G., Zhang, R., та Huang, K. (2015). Дизайн системи BIPV/T на основі моделювання та її застосування в інтегрованій системі опалення. Procedia Eng. 121, 1590-1596. doi:10.1016/j.проенг.2015.09.184

Li, J., Zhang, W., He, B., Xie, L., Hao, X., Маллік, Т., та ін. (2021). Експериментальне дослідження комплексної продуктивності інтегрованої параболічної концентруючої фотоелектричної системи для навісних стін будівлі. Energy 227, 120507. doi:10.1016/j.енергія.2021.120507

Лян, Р., Wang, P., Zhou, C., Пан, К., Ріаз, А., та Чжан, J. (2020). Дослідження теплових характеристик активного сонячного фасаду будівлі зі спеціальними гібридними модулями PV/T. Energy 191, 116532. doi:10.1016/j.енергія.2019.116532

Liu, Z., Zhang, Y., Юань, X., Liu, Y., Xu, J., Zhang, S., та ін. (2021). Комплексне дослідження доцільності та застосовності будівництва інтегрованих фотоелектричних систем (BIPV) в регіонах з високим рівнем сонячного опромінення. J. Clean. Prod. 307, 127240. doi:10.1016/j.jclepro.2021.127240

Lu, L., and Law, K. M. (2013). Загальна енергетична ефективність напівпрозорого однокамерного фотоелектричного (ФЕ) вікна для типового офісу в Гонконзі. Renew. Energy 49, 250-254. doi:10.1016/j.ренен.2012.01.021

Lydon, G. P., Hofer, J., Светозаревич, Б., Nagy, Z., та Шлютер, А. (2017). Поєднання енергетичних систем з легкими конструкціями для будівлі з чистою плюс енергією. Appl. Енергетика 189, 310-326. doi:10.1016/j.apenergy.2016.11.110

Макінде, К. A., Adewuyi, O. B., Амоль, A. O., та Адеага, О. A. (2021). Проектування мережевих та автономних фотоелектричних систем для побутового використання енергії: Технічний аналіз. J. Energy Res. Rev. 34-50. doi:10.9734/jenrr/2021/v8i130203

Martín-Chivelet, N., Gutiérrez, J., Алонсо-Абелла, М., Ченло, Ф., і Куенка, J. (2018). Модернізація будівель за допомогою фотоелектрики: будівництво та експлуатація вентильованого фасаду BIPV. Energies 11, 1719. doi:10.3390/en11071719

Martín-Chivelet, N., Polo, J., Sanz-Saiz, C., Нуньєс Бенітес, Л. T., Алонсо-Абелла, М., та Cuenca, J. (2022). Оцінка температурних моделей фотоелектричних модулів для інтегрованої в будівлю фотоелектрики (BIPV). Sustain. Швіц. 14, 1500. doi:10.3390/su14031500

Mellit, A. (2020). Удосконалені методи прогнозування вихідної потужності фотоелектричних панелей: Огляд. Швейцарія: Прикладні науки. doi:10.3390/app10020487

Mesloub, A., Albaqawy, G. A., та Кандар, М. Z. (2020). Оптимальна продуктивність вбудованих фотоелектричних вікон (BIPV) в умовах напівзасушливого клімату в алжирських офісних будівлях. Підтримувати. Switz. 12, 1654. doi:10.3390/su12041654

Monokroussos, C., Gao, Q., Чжан, X., Лі, Е., Wang, Y., Zou, C., та ін. (2020). Спектральне опромінення задньої сторони при 1 сонці та застосування до номінальної потужності двостороннього модуля. Prog. Фотоелектрична енергетика. Appl. 28, 755-766. doi:10.1002/pip.3268

Muehleisen, W., Loeschnig, J., Feichtner, M., Бургери, A., Bende, E., Zamini, S., та ін. (2021). Вимірювання виходу енергії надземної фотоелектричної системи на білому плоскому даху та порівняння продуктивності однофазних і двофазних модулів. Поновити. Energy 170, 613-619. doi:10.1016/j.renene.2021.02.015

Myong, S. Y., та Jeon, S. W. (2016). Ефективні зовнішні характеристики естетичних двосторонніх напівпрозорих фотомодулів a-Si: H. Appl. Energy 164, 312-320. doi:10.1016/j.apenergy.2015.11.063

Najafi, M., Theelen, M., Фледдерус, Н., Zhang, D., Зардетто, В., ван Акен, B., та ін. (2022). Світлопоглинаючі стабільні напівпрозорі та двосторонні перовскітні сонячні елементи для одноперехідної та тандемної архітектури. Sol. RRL 6, 2100621. doi:10.1002/solr.202100621

Oliveira, R., Almeida, R. M., Фігейредо, А., та Vicente, R. (2021). Тематичне дослідження стохастичного оптимізаційного підходу до інтеграції фотоелектричних панелей у багатоквартирному соціальному житлі. Енергії 14, 7615. doi:10.3390/en14227615

Omar, A. I., Хаттаб, Н. M., та Abdel Aleem, S. H. E. (2022). “Оптимальна стратегія переходу на чисту нульову енергію в освітніх будівлях: Тематичне дослідження в місті Ель-Шорук, Єгипет. Технології та оцінки сталої енергетики. doi:10.1016/j.сета.2021.101701

Панагіотіду, М., Brito, M. C., Хамза, К., Ясеняк, Я. J., та Zhou, J. (2021). Перспективи фотоелектричних дахів, стін та вікон у масштабах від міста до будівлі. Sol. Energy 230, 675-687. doi:10.1016/j.соленоїд.2021.10.060

Pandey, A. K. (2016). Останні досягнення в галузі сонячних фотоелектричних систем для нових тенденцій та передових застосувань. doi:10.1016/j.rser.2015.09.043Renew. Підтримати. Energy Rev.

Peng, C., Huang, Y., і Wu, Z. (2011). Інтегрована в будівлі фотоелектрика (BIPV) в архітектурному дизайні в Китаї. Energy Build. 43, 3592-3598. doi:10.1016/j.enbuild.2011.09.032

Pérez-Alonso, J., Pérez-García, M., Пасамонтес-Ромера, М., та Кальєхон-Ферре, A. (2012). Аналіз продуктивності та нейронне моделювання тепличної інтегрованої фотоелектричної системи. Поновити. Підтримувати. Energy Rev. 16, 4675-4685. doi:10.1016/j.rser.2012.04.002

Peters, I. M., Родрігес Гальєгос, С. D., Софія, С. E., та Buonassisi, T. (2019). Значення ефективності у фотовольтаїці. Джоуль 3, 2732-2747. doi:10.1016/j.джоуль.2019.07.028

Rabani, M., Bayera Madessa, H., і Nord, N. (2021). Досягнення нульових енергетичних показників будівлі з підвищенням теплового та візуального комфорту за рахунок оптимізації засклення, огороджувальних конструкцій, затінення та системи енергозабезпечення. Сталі енергетичні технології та оцінки. doi:10.1016/j.сета.2021.101020

Radmehr, M., Вілліс, К., та Kenechi, U. E. (2014). Рамки для оцінки WTP для BIPV при проектуванні житлових будинків у країнах, що розвиваються: Тематичне дослідження Північного Кіпру. Енергетична політика 70, 207-216. doi:10.1016/j.enpol.2014.03.041

Рамос, С., Фороозанде, З., Soares, J., Tavares, I., Фарія, П., та Vale, Z. (2021). Спільне фотоелектричне виробництво в енергетичних громадах та будівлях. Відновити. Енергетична потужність Qual. J. 19, 459-464. doi:10.24084/repqj19.318

Редді, П. (2020). Стан систем BIPV та BAPV для менш енергоємних будівель в Індії. огляд. Швейцарія: Прикладні науки. doi:10.3390/app10072337

Religiana, H., та Wiyantara, W. (2014). “Аналіз застосування фотоелектричних технологій в умовах традиційного будинку на даху. Тематичне дослідження: Традиційна форма даху Julang ngapak Sundanese”, в Дослідження передових матеріалів. doi:10.4028/www.науковий.net/AMR.1025-1026.1066

Рітцен, М. J. (2019). Оцінка впливу на навколишнє середовище інтегрованих фотоелектричних систем на основі пропускної здатності. doi:10.1016/j.seta.2018.12.006Підтримувати. Energy Technol. Оцінки

Rounis, E. D., Athienitis, A. K., і Stathopoulos, T. (2021). Навісні фасадні системи BIPV/T: Проектування, розробка та тестування. J. Збірка. Eng. 42, 103019. doi:10.1016/j.Jobe.2021.103019

Руссо, J. (2012). “Характеристика впливу дифузного анізотропного освітлення на вихід біфазних і голографічних плоских концентруючих конфігурацій фотоелектричних панелей”, у збірнику матеріалів конференції IEEE photovoltaic Specialists Conference. doi:10.1109/PVSC.2012.6317842

Saadon, S., Gaillard, L., Giroux-Julien, S., та Ménézo, C. (2016). Імітаційне дослідження інтегрованої фотоелектричної/теплової (BIPV/T) огороджувальної конструкції будівлі з природною вентиляцією. Відновлювати. Energy 87, 517-531. doi:10.1016/j.ренен.2015.10.016

Сабрі, А. H., Hasan, W. Z. W., Кадір, М. A., Радзі, М. A. M., та Shafie, S. (2017). Фотоелектрична система “розумного дому” з навколишнім середовищем постійного струму. J. Comput. Теорія. Нанонауки. 14, 4158-4173. doi:10.1166/jctn.2017.6882

Сабрі, А. H., Hasan, W. Z. W., Кадір, М. A., Radzi, M. A. M., та Shafie, S. (2018). Прототип бездротового моніторингу фотоелектричних параметрів. Індонезійський J. Electr. Eng. Comput. Sci. 11 (1), 9-17. doi:10.11591/ijeecs.v11.i1.pp9-17

Sabry, Y. H., Хасан, В. Z. W., Сабрі, А. H., Кадір, М. Z. A. A., Radzi, M. A. M., та Shafie, S. (2018). Моделювання напівпрозорого тонкоплівкового фотомодуля з CdTe на основі вимірювань на основі спеціальної нейронної мережі. IEEE Access 6, 34934-34947. doi:10.1109/ACCESS.2018.2848903

Sahu, P. K., Roy, J. N., Chakraborty, C., та Sundaram, S. (2021). Нова модель для оцінки вилучення енергії з двосторонніх фотоелектричних модулів. Energies 14, 5089. doi:10.3390/en14165089

Salimzadeh, N., та Hammad, A. (2017). “Високорівнева структура для оптимізації фотоелектричного потенціалу будівель на основі ГІС у міському масштабі з використанням BIM та LiDAR”, в Міжнародна конференція зі сталої інфраструктури 2017: Методологія. Матеріали Міжнародної конференції зі сталої інфраструктури 2017. doi:10.1061/9780784481196.012

Salimzadeh, N., Вахдатіхакі, Ф., і Хаммад, А. (2020). Параметричне моделювання та аналіз поверхневої чутливості розташування фотоелектричних модулів на фасаді будівлі з використанням BIM. Енергетичне будівництво. 216, 109953. doi:10.1016/j.enbuild.2020.109953

Samarasinghalage, T. I., Wijeratne, W. P. U., Yang, R. J., та Wakefield, R. (2022). Багатоцільова оптимізаційна система для проектування інтегрованих в будівлю фотоелектричних огороджувальних конструкцій, що збалансовують енергію та вартість. J. Clean. Prod. 342, 130930. doi:10.1016/j.jclepro.2022.130930

Santoyo-Castelazo, E., Солано-Оліварес, К., Martínez, E., García, E., та Santoyo, E. (2021). Оцінка життєвого циклу підключеної до мережі мультикристалічної кремнієвої фотоелектричної системи потужністю 3 кВт: Тематичне дослідження для Мексики. J. Clean. Prod. 316, 128314. doi:10.1016/j.jclepro.2021.128314

Saretta, E., Бономо, П., та Frontini, F. (2020). Метод розрахунку потенціалу BIPV швейцарських фасадів при LOD2.5 у міських районах: Випадок з регіону Тічино. Сол. Energy 195, 150-165. doi:10.1016/j.розрядник.2019.11.062

Шнайдер, А., ван Акен, Б., Prakash, J., Fakhfouri, V., Sheng, K. Y., Хальм, А., та ін. (2018). “Двосторонні модулі: Варіанти дизайну, характеристики та надійність”, в Біфаціальна фотоелектрика: технологія, застосування та економіка. doi:10.1049/PBPO107E_ch3

Шанкар, А., Віджаякумар, К., та Бабу, Б. C. (2021). Потенціал енергозбереження через систему штучного освітлення в “розумних” будівлях з фотоелектричною інтеграцією. J. Побудувати. Eng. 43, 103080. doi:10.1016/j.jobe.2021.103080

Шанмугаваллі, К. R., та Ведамуту, Р. (2021). Сонячна енергія та її оціночний внесок в енергетичний попит житлових квартир в Індії через їхні огороджувальні конструкції: Технічний та комерційний підхід. Джерела енергії, частина A Відновлення, використання. Environ. Ефф., 1-16. doi:10.1080/15567036.2020.1859009

Shimoda, Y., Сугіяма, М., Nishimoto, R., та Момонокі, Т. (2021). Оцінка сценаріїв декарбонізації та вимог до енергоменеджменту в житловому секторі Японії за допомогою висхідного моделювання попиту на енергію для кінцевого споживання у 2050 році. Appl. Energy 303, 117510. doi:10.1016/j.apenergy.2021.117510

Shoukry, I., Берріан, Д., Libal, J., та Haffner, F. (2018). “Імітаційні моделі для прогнозування виходу енергії біфазних систем”, в Біфазна фотовольтаїка: технологія, застосування та економіка. Стівенідж, Великобританія: Інженерно-технічний інститут (IET). doi:10.1049/PBPO107E_ch4

Singh, D., Chaudhary, R., і Karthick, A. (2021). Огляд прогресу в будівництві прикладних/інтегрованих фотоелектричних систем. Навколишнє середовище. Sci. Pollut. Res. 28, 47689-47724. doi:10.1007/s11356-021-15349-5

Сіварам, П. M., Mande, A. B., Premalatha, M., та Arunagiri, A. (2020). Дослідження інтегрованої в будівлю технології пасивної сонячної енергії для вентиляції повітря, чистої води та електроенергії. Energy Conv. Manag. 211, 112739. doi:10.1016/j.enconman.2020.112739

Skandalos, N., та Караманіс, Д. (2021). Оптимізаційний підхід до інтеграції фотоелектричних будівель до будівель з низьким споживанням енергії в різних кліматичних зонах. Appl. Energy 295, 117017. doi:10.1016/j.apenergy.2021.117017

Song, Z., Li, C., Chen, L., та Янь, Y. (2022). Перовскітні сонячні елементи стають двосторонніми. взаємна вигода для ефективності та довговічності. Adv. Mater. 34, 2106805. doi:10.1002/adma.202106805

Sun, J., Zuo, Y., Sun, R., та Чжоу, Л. (2021). Дослідження ефективності перетворення та технології отримання монокристалічних кремнієвих елементів на основі статистичного розподілу. Підтримувати. Energy Technol. Оцінити. 47, 101482. doi:10.1016/j.Сета.2021.101482

Сонце, Y., Liu, D., Flor, J. F., Shank, K., Baig, H., Wilson, R., та ін. (2020). Аналіз ефективності використання денного світла віконних інтегрованих фотоелектричних систем. Оновити. Energy 145, 153-163. doi:10.1016/j.ренен.2019.05.061

Двосторонні модулі ‘Maxima’ від Sunpreme пропонують потужність 380 Вт та узгодження імпедансу. Фотоелектричні технології (2022). Двосторонні модулі “Maxima” забезпечують потужність 380 Вт та узгодження імпедансу. PV Tech. Доступно за посиланням: https://www.pv-tech.org/sunpremes-maxima-bifacial-modules-offer-380w-and-impedance-matching-perform/ (Дата звернення: 26 листопада 2022 р.).

Сьюзен, (2021). Оптимізація BIPV на основі виробленої електричної енергії та повернення інвестицій. ARTEKS J. Tek. Arsit. doi:10.30822/arteks.v6i3.1103

Susan, S., та Вардхані, Д. (2020). Інтегрована фотоелектрична будівля як інструмент відновлюваної енергетики GREENSHIP на місці. Результати Eng. 7, 100153. doi:10.1016/j.rineng.2020.100153

Tablada, A. (2018). Оптимізація дизайну продуктивних фасадів: Інтеграція фотоелектричних та сільськогосподарських систем у лабораторії тропічних технологій. doi:10.3390/su10103762Sustain. Switz.

Таріган, Е. (2018). Моделювання та техніко-економічне обґрунтування фотоелектричної системи на даху для будівель університетського містечка в Сурабаї, Індонезія. Int. J. Поновити. Energy Res. doi:10.20508/ijrer.v8i2.7547.g7377

Tina, G. M. (2020) “Новий вентильований фасад будівлі з інтегрованими двосторонніми фотоелектричними модулями: Аналіз електричних та теплових характеристик”, у 2020 р. 5-а Міжнародна конференція з розумних та сталих технологій, SpliTech. doi:10.23919/SpliTech49282.2020.9243810

Tina, G. M., Скаво, Ф. B., Aneli, S., та Гальяно, А. (2021). Оцінка електричних та теплових характеристик інтегрованих двосторонніх фотоелектричних модулів будівлі. J. Чистота. Prod. 313, 127906. doi:10.1016/j.jclepro.2021.127906

Уль-Хак, A., Alammari, R., Ікбал, А., Джалал, М., та Gul, S. (2020). Розрахунок вилучення потужності з фотоелектричних масивів при різних умовах несправності. IEEE Access 8, 47619-47639. doi:10.1109/ACCESS.2020.2978621

Uzum, B. (2021). Вплив фотоелектричних установок на дахах на розподільчу мережу та подальші фактори зростання. комплексний огляд. doi:10.3390/electronics10010055Electron. Швейцарія.

Vuong, E., Kamel, R. S., та Фанг, А. S. (2015). “Моделювання та імітація BIPV/T в EnergyPlus та TRNSYS”, в Energy Procedia. doi:10.1016/j.egypro.2015.11.354

Wang, H., Meng, K., Dong, Z. Y., Xu, Z., Luo, F., та Вонг, К. P. (2015). Підхід MILP для розміщення більшої кількості вбудованих фотоелектричних систем у розподільчій мережі. IEEE Power Energy Soc. Загальні збори. doi:10.1109/PESGM.2015.7286173

Ван, М., Peng, J., Yang, H., Wang, C., Li, X., та Lu, T. (2017). Порівняння енергетичних характеристик двошарових фасадів з фотоелектричним покриттям та фотоелектричних склопакетів. Appl. Енергетика 194, 148-160. doi:10.1016/j.apenergy.2017.03.019

Wittkopf, S., Valliappan, S., Liu, L., Анг, К. S., та Ченг, С. C. J. (2012). Аналітичний моніторинг продуктивності 142.Підключена до мережі дахова BIPV-система потужністю 5 кВт в Сінгапурі. Поновити. Energy 47, 9-20. doi:10.1016/j.renene.2012.03.034

Xu, J., Liu, Y., та Wu, Y. (2021). Автоматична дефектоскопія внутрішньої поверхні монокристалічного сонячного елемента методом самопорівняння електролюмінесцентних зображень. IEEE Trans. Instrum. Заходи. 70, 1-11. doi:10.1109/TIM.2021.3096602

Янь, X., Ван, Е. C., Chen, N., Zhang, L., Гонг, X., Zhang, X., та ін. (2019). Дослідження дифузійного поля задньої поверхні фосфору (BSF) у двофазних сонячних елементах nFAB. Sol. Energy 179, 335-342. doi:10.1016/j.розрядник.2018.12.052

Янг, Л. (2011). “Високоефективні двосторонні сонячні елементи з трафаретним друком на монокристалічному кремнії CZ”, в Progress in photovoltaics: Дослідження та застосування. doi:10.1002/pip.1018s

Янг, Т., та Athienitis, A. K. (2014). Дослідження варіантів проектування будівельної інтегрованої фотоелектричної/теплової системи (BIPV/T) із заскленим повітряним колектором та декількома входами. Sol. Energy 104, 82-92. doi:10.1016/j.розрядник.2014.01.049

Yin, H. M., Янг, Д., Kelly, G., та Garant, J. (2013). Проектування та експлуатація нової інтегрованої фотоелектричної/теплової системи для енергоефективності будівель. Sol. Energy 87, 184-195. doi:10.1016/j.розрядник.2012.10.022

Інь, H., Задшир, М., та Pao, F. (2022). “Перспективи сучасних, нових та майбутніх технологій BIPVT”, в Building integrated photovoltaic thermal systems. doi:10.1016/b978-0-12-821064-2.00008-0

Yoo, S. H., та Manz, H. (2011). “Доступне моделювання реконструкції BIPV як затінювального пристрою”, в Матеріали для сонячної енергетики та сонячні елементи. doi:10.1016/j.solmat.2010.02.015

Yu, G., Yang, H., Yan, Z., та Kyeredey Ansah, M. (2021). Огляд конструкцій та продуктивності фасадних інтегрованих фотоелектричних і теплових систем (BIPVT) для будівель. Додаток. Therm. Eng. 182, 116081. doi:10.1016/j.applthermaleng.2020.116081

Yu, H., Ван, Q., Lu, C., та Wei, C. (2015). “Дослідження нового типу модулів BIPV, побудованих на основі тонкоплівкових фотоелектричних панелей (або модулів) / поліуретану / кольорової сталевої пластини з органічним покриттям”, 2015 р. IEEE 42-а конференція фахівців з фотоелектрики (PVSC) (IEEE), 1-6.

Захеді, А. (2006). Сонячна фотоелектрична (PV) енергія; останні розробки в галузі інтегрованих та гібридних PV-систем для будівель. Продовжити. Energy 31, 711-718. doi:10.1016/j.ренен.2005.08.007

Чжан, Y., Yu, Y., Meng, F., та Liu, Z. (2020). Експериментальне дослідження впливу затінення та неузгодженості на продуктивність двосторонніх фотоелектричних модулів. IEEE J. Фотоелектрика 10, 296-305. doi:10.1109/JPHOTOV.2019.2949766

Zhao, O., Zhang, W., Xie, L., Wang, W., Чен, М., Li, Z., та ін. (2022). Дослідження внутрішнього середовища та теплового комфорту будівлі, встановленої з двосторонніми фотоелектричними модулями. Підтримувати. Міське товариство “Соціум. 76, 103463. doi:10.1016/j.scs.2021.103463

Zhou, B. (2021). Огляд сонячного покриття та фотоелектричних/теплових (PV/T) систем. Транспортні дослідження, частина D: Транспорт і навколишнє середовище. doi:10.1016/j.trd.2021.102753

Zhou, Y. (2022). Комплексний робочий процес для 3D-картування сонячного фотоелектричного потенціалу з високою роздільною здатністю в умовах щільної міської забудови: Тематичне дослідження. Кампус Делфтського технічного університету’. doi:10.1002/solr.202100478

Zogou, O., та Stapountzis, H. (2011). Енергетичний аналіз покращеної концепції інтегрованих фотоелектричних панелей в офісній будівлі в центральній Греції. Додаток. Energy 88, 853-866. doi:10.1016/j.apenergy.2010.08.023

Zomer, C., Custódio, I., Антоніоллі, А., та Rüther, R. (2020). Оцінка продуктивності частково затінених фотоелектричних систем, інтегрованих в будівлю (BIPV), в будівлі лабораторії сонячної енергії з позитивною енергією: Архітектурні перспективи. Sol. Енергетика 211, 879-896. doi:10.1016/j.фотоелектричний перетворювач.2020.10.026

Ключові слова: інтегровані в будівлі фотоелектричні модулі, вихід енергії, аналіз енергетичної оптимізації, моделювання фотоелектричних установок, надійність

Цитування: Абожела З.Р.К., Деса М.К.М. та Сабрі А.Х. (2023) Поточні перспективи інтегрованих в будівлі сонячних фотоелектричних систем та застосування біфазних фотоелектричних модулів. Фронт. Energy Res. 11:1164494. doi: 10.3389/fenrg.2023.1164494

Отримано: 12 лютого 2023 р.; Прийнято: 03 квітня 2023; Опублікована: 20 квітня 2023.

Тао Чжан, Шанхайський університет електроенергетики, Китай

Бін Чжао, Китайський науково-технічний університет, КитайАмджад Хумайді, Технологічний університет, Ірак, ІракАбідаун Хамдан, Університет Діяла, Ірак

Copyright © 2023 Abojela, Desa and Sabry. Це стаття з відкритим доступом, що розповсюджується на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License (CC BY). Використання, розповсюдження або відтворення на інших форумах дозволяється за умови посилання на автора(ів) та власника(ів) авторських прав, а також за умови посилання на оригінальну публікацію в цьому журналі, відповідно до прийнятої академічної практики. Забороняється будь-яке використання, розповсюдження або відтворення, що не відповідає цим умовам.

Ця стаття є частиною дослідницької теми

Передові технології використання та управління сонячною енергією в будівлях

Залишити відповідь