Фасады и кровли постепенно превращаются в конструкции, через которые мы не теряем энергию, а приобретаем ее

В 2015 году произошло революционное событие – доля возобновляемой энергии в мире, впервые, превысила долю энергии полученной из традиционных источников. По массовости использования альтернативной энергетики первенство постепенно переходит их стран Запада в развивающиеся страны. Дебаты современных архитекторов и строителей разворачиваются не в вопросе – «стоит ли применять солнечную энергетику в фасадах и кровлях?», а в вопросе «как это лучше сделать?». Россия долгое время оставалась в стороне от этих революционных изменений на стыке строительства и энергетики. Однако стоимость технологий фотоэлектрической электрогенерации за последние пять лет упала на столько, что сделала спрос на них во всем мире массовым.

На приведенном графике мы видим, что за 10 лет стоимость фотоэлектрической электроэнергии сократилась в 4 раза. И она продолжает падать. На следующем графике мы видим, что в 2013 году, в Германии, стоимость фотоэлектрической и традиционной, сетевой энергии сравнялись. С этого момента стоимость традиционной электроэнергии продолжила рост, а стоимость фотоэлектрической электроэнергии – продолжила снижение.

Система фотоэлектрической электрогенерации, по большому счету, может состоять из четырех элементов: набора солнечных панелей, проводки, преобразователя полученного постоянного тока в переменный и накопительного блока аккумуляторов. В зависимости от поставленных задач эта система может быть подключена в общую электрическую сеть или же работать автономно. Блок аккумуляторов устанавливается тогда, когда необходимо сохранять возникающую избыточную энергию и передавать ее потребителям во время низкой освещенности солнечных панелей.

Фасады вырабатывающие электроэнергию

Традиционно, солнечные элементы почти всегда устанавливались на крыши зданий. Однако в последние годы этот тренд меняется. Поскольку площадь фасадов многоэтажных зданий может значительно превышать площадь кровель, то и мощность электрогенерации фасадов может быть значительно выше. В последние годы на рынке появились специализированные фотоэлектрические панели для использования в навесных фасадах. Они имеют разные конструкции. Например, могут иметь рамную конструкцию или представлять из себя лист стекла с приклеенной изнутри фотогальванической пленкой или же готовую панель для простого монтажа на фасадную подконструкцию.

Стоимость облицовки фотоэлектрическими панелями сегодня может быть сопоставима с некоторыми видами традиционной облицовки. Однако для архитекторов возникает несколько специфичных задач. Во-первых, солнечные панели должны стать гармоничной частью архитектурной концепции здания, а не выглядеть некрасивой инженерной конструкцией прикрученной к фасаду. Во-вторых, фотоэлектрические панели, как правило, имеют темный цвет и это необходимо учитывать в общем дизайне. В-третьих, необходимо скрупулезно подходить к вопросу их интеграции с другими фасадными панелями и элементами, так как пока эти решения не являются досконально отработанными.

Солнечные фасадные элементы, как правило, обращены на юг и на них не должна падать тень. Иногда это правило выполняется более, чем оригинально. В этом музыкальном комплексе в пригороде Парижа криволинейный фотоэлектрический парус движется вслед за солнцем по проложенным по земле рельсам.

Кровли с электрогенерацией

Крыши являются самым распространенным местом применения фотоэлектрических панелей для локальной электрогенерации, так как они постоянно открыты солнцу. В России распространен миф о том, что установка фотоэлектрических кровельных панелей не эффективна в связи с небольшим количеством солнечных дней в году. Представляем поистине гигантскую кровельную электростанцию недалеко от Хельсинки. На крыше здесь установлены 3000 панелей. Даже в северной Финляндии, после длительного периода стагнации рынок электрогенерации из возобновляемых источников продемонстрировал рост двухзначными цифрами.
Чем больше площадь кровли, тем большую мощность могут выработать установленные на ней фотоэлектрические панели. Этим объясняется большая популярность систем кровельной электрогенерации в промышленном строительстве. 
Однако сегодня не только хозяева крупных предприятий могут воспользоваться экономическими преимуществами альтернативной энергетики. В последнее время на рынке появилась целая гамма фотоэлементов для наклонных кровель имитирующих традиционные кровельные материалы. Современные фотоэлементы с успехом имитируют, как черепицу, так и гибкую кровлю и широко используются в частном, жилом строительстве.

Выводы

При проектировании конструкций для электрогенерации  необходимо учитывать, что солнечные элементы требуют наличие электропроводки. Электропроводка, как и все элементы солнечной электрогенерации фасада и кровли, должна быть негорючей. Иначе возможен пожар, как на этой кровле с фотоэлементами, в Германии. Здесь загорелась проводка и огонь быстро перекинулся на другие элементы кровли.

Для размещения электро-оборудования необходимо предусматривать дополнительную техническую площадь, иногда для этих целей проектируется отдельное помещение.

В условиях пыльного города фотоэлементы покрываются пылью или грязью. Это значительно снижает их коэффициент полезного действия. В связи с этим необходимо предусматривать возможность мойки таких конструкций один или два раза в год.

Для того, чтобы система бесперебойно работала долгие годы и позволяла экономить своим хозяевам на электроэнергии необходимо ее техническое обслуживание, включающее периодический визуальный осмотр, чистку и, при необходимости, замену панелей.

Использование фотогальванической электрогенерации в конструкции здания не должно являться самоцелью. Архитектурный замысел таких зданий, безусловно, должен опираться на энергетическую концепцию, на которую влияют такие факторы, как стоимость энергоресурсов и государственная политика по поддержке альтернативной энергетики.

В заключении отметим, что фасады и кровли постепенно превращаются в конструкции, через которые мы не теряем энергию, а преобретаем ее. И этот исторический процесс необратим.

Еще больше узнать о современных фасадах и кровлях вы сможете на предстоящем 2-м Форуме инноваций в фасадах и кровлях Building Skin Russia 2018. На двухдневной научно-практической конференции перед гостями форума выступят более 40 экспертов по внешним оболочкам зданий из России и Европы. На экспозициях свои новинки продемонстрируют ведущие российские и мировые бренды. Присоединяйтесь!

Регистрация на Building Skin Russia 2018