نوافذ تولد الكهرباء
قدمت شركة Ehret الألمانية المتخصصة في أنظمة الواجهات نظام SolarSlide، وهو مصراع انزلاقي يتضمن وحدات فوتوفولتية متكاملة مصممة لتحويل واجهات المباني إلى مولدات كهرباء. وقد تم تطوير المنتج بالتعاون مع معهد Fraunhofer لأنظمة الطاقة الشمسية (Fraunhofer ISE)، وقد كان متاحاً في فرنسا منذ شهر يناير، ويمثل نهجاً جديداً لأنظمة BIPV التي تجمع بين التظليل الشمسي وتوليد الكهرباء في الموقع.
تقيس كل وحدة زجاج على زجاج متراً واحداً في متر واحد وتحتوي على 25 خلية سيليكون أحادية البلورة تنتج حوالي 141.7 واط. عند التثبيت كلوحة انزلاقية أمام النوافذ، يقوم المصراع بوظيفة مزدوجة: تصفية أشعة الشمس المباشرة لتقليل اكتساب الحرارة الصيفية وأحمال تكييف الهواء، بينما يحول تلك الأشعة إلى كهرباء قابلة للاستخدام.
تكوينان لنطاقات مختلفة
تقدم Ehret نظام SolarSlide في تكوينين موجهين لقطاعات سوقية مختلفة. نسخة SolarSlide القياسية مصممة للتثبيتات التجارية والسكنية بنطاق متوسط. وتتصل بمحولات خارجية وأنظمة تخزين الطاقة، مما يسمح بالتكامل مع البنية التحتية الكهربائية الموجودة للمبنى. يمكن ربط عدة مصاريع على التوالي أو على التوازي حسب معمارية نظام الطاقة في المبنى.
يتضمن SolarSlide Pro محول دقيق (microinverter) متكاملاً ويمكنه الاتصال مباشرة بمقبس 230 فولت قياسي. يستهدف هذا النهج الجاهز للاستخدام مشاريع سكنية أصغر وتطبيقات التحديث حيث تكون البساطة أساسية. يمكن لصاحب المنزل تثبيت المصاريع وتوليد الكهرباء دون إعادة توصيل اللوحة الكهربائية الخاصة به أو تثبيت نظام محول منفصل — وهو تقليل كبير في تعقيد التثبيت والتكلفة.
تستخدم كلا النسختين نفس تصميم الوحدة الأساسية: بناء زجاجي ملون بدون هياكل خلايا مرئية. يتم تضمين الخلايا بين طبقتي زجاج مع طلاء ملون يخفي المظهر الأزرق الداكن أو الأسود النموذجي لخلايا السيليكون الشمسية. وهذا يسمح للمهندسين المعماريين بتحديد ألوان المصاريع التي تكمل تصميم واجهة المبنى بدلاً من فرض المظهر الصناعي للألواح الشمسية التقليدية.
فرصة سوق BIPV
تمت مناقشة الأنظمة الكهروضوئية المتكاملة مع المباني (BIPV) لعقود ولكنها واجهت صعوبة في تحقيق اعتماد واسع النطاق. التحدي الأساسي كان التكلفة: الألواح الشمسية على الأسطح المخصصة أرخص لكل واط من الحلول المتكاملة مع المباني لأنها تستخدم تصاميم موحدة مصنعة بكميات ضخمة. منتجات BIPV، على النقيض، يجب تخصيصها لتناسب عناصر المباني المحددة وتنتج بكميات أصغر بكثير.
يتجنب SolarSlide هذا التحدي من خلال دمج PV في فئة منتج — المصاريع الانزلاقية — التي توجد بالفعل في أسواق البناء الأوروبية. المصاريع الانزلاقية عنصر معماري شائع في المباني المتوسطية وأوروبا الوسطى، تستخدم للتحكم في الضوء والخصوصية والتنظيم الحراري. من خلال إضافة قدرة PV إلى نوع منتج موجود، تتجنب Ehret الحاجة إلى إقناع المهندسين المعماريين والبناة بتبني عنصر بناء جديد تماماً.
توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الأداء الطاقي للمباني يخلق أيضاً رياحاً تنظيمية مواتية لمنتجات BIPV. يتطلب التوجيه من المباني الجديدة أن تصبح أكثر كفاءة في استخدام الطاقة تدريجياً، مع أن تصبح المباني ذات الطاقة القريبة من الصفر هي المعيار. يمكن لـ PV المثبتة على الواجهة مساعدة المباني على تلبية هذه المتطلبات عندما تكون مساحة السقف غير كافية، خاصة بالنسبة للمباني السكنية والتجارية متعددة الطوابق حيث تتجاوز مساحة الواجهة مساحة السقف بكثير.
الأداء والاعتبارات العملية
بإنتاج 141.7 واط لكل لوحة بمتر مربع واحد، يكون إنتاج SolarSlide متواضعاً مقارنة بألواح السقف. قد تستوعب نافذة سكنية نموذجية مصراعاً واحداً أو اثنين، وتولد ما يقرب من 140 إلى 280 واط. يتحسن العرض الهندسي مع النطاق. يمكن لمبنى تجاري يحتوي على عشرات النوافذ الموجهة نحو الجنوب والغرب تثبيت مصفوفة كبيرة من لوحات SolarSlide، وتولد مجتمعة عدة كيلووات من الطاقة.
الوظيفة المزدوجة للتظليل والتوليد تخلق تآزراً طاقياً مثيراً للاهتمام. من خلال حجب أشعة الشمس المباشرة، تقلل المصاريع أحمال تكييف الهواء — وهي نفقة طاقية رئيسية في أشهر الصيف. يمكن للكهرباء التي تولدها أن تعوض جزئياً متطلب الطاقة المتبقية للتبريد. هذا التأثير المشترك أكبر من أي وظيفة وحدها ويمكن قياسه بأدوات نمذجة طاقة المباني لدعم حسابات الامتثال التنظيمي.
التثبيت والهندسة المعمارية
يعتمد نظام الانزلاق المثبت على السكة على تصاميم الأعمال المعدنية من الألومنيوم الموجودة لدى Ehret، والتي تستخدم بالفعل على نطاق واسع في بناء الواجهات الأوروبية. وهذا يعني أن المهندسين المعماريين والمقاولين الذين يعملون مع المنتج يمكنهم استخدام تقنيات وأجهزة التثبيت المألوفة. تنزلق المصاريع على طول مسارات مثبتة فوق وأسفل النوافذ، مما يسمح للمستخدمين بوضعها للحصول على أفضل تظليل أو سحبها بالكامل عندما لا يكون التظليل مطلوباً.
تمر الاتصالات الكهربائية عبر السكك المثبتة وتتصل بأسلاك المبنى عند نقاط التقاطع المحددة. بالنسبة لنسخة Pro مع محولات دقيقة متكاملة، يكون الإخراج طاقة تيار متناوب قياسية تتدفق مباشرة إلى الدائرة الكهربائية للمبنى — لا يلزم أي أسلاك أو معدات خاصة بخلاف مقبس قياسي.
ينضم SolarSlide إلى عدد متزايد من منتجات BIPV التي تطمس الحدود بين مواد البناء والأنظمة الطاقية. مع أن تصبح المباني مكهربة بشكل متزايد وتتشدد معايير الطاقة، ستنتقل الواجهات التي تولد الطاقة من الابتكار المعماري إلى الضرورة العملية.
هذه المقالة تعتمد على تقرير من PV Magazine. اقرأ المقالة الأصلية.
