الطاقة الشمسية ومستقبل البناء

خلايا الطاقة الشمسية المتكاملة المستخدمة في البناء(BIPV) هي عبارة عن مواد كهروضوئية تستخدم لتحل محل مواد البناء التقليدية في بعض أجزاء المبنى الخارجية مثل الاسقف ،المناور، أو الواجهات. فهي تدخل بشكل متزايد في تشييد المباني الجديدة بوصفها المصدر الرئيسي أو الإضافي لتوليد الطاقة الكهربائية، وكذلك قد تم تزويد بعض المباني القديمة بـ BIPV. من مزايا وحدات الطاقة الشمسية المتكاملة على عكس الأنظمة الغير متكاملة والتي تعتبر الأكثر شيوعا هو أن التكلفة الأولية يمكن تخفيضها عن طريق تقليل مواد البناء والأيدي العاملة المستخدمة عند بناء جزء من المبنى المستخدم فيه وحدات BIPV.

 بالإضافة إلى ذلك ،فإن وحدات BIPV جزءا لا يتجزأ من التصميم، فهم عموما يشكلون مزيجا أفضل وأكثر جاذبية من الناحية الجمالية من خيارات أخرى مختلفة للطاقة الشمسية. هذه المزايا تجعل BIPV واحدة من أسرع القطاعات نموا في الصناعة الكهروضوئية.

 وقد فتح العقد الماضي الباب أمام عدد لا يحصى من ثورات الابنية التي تستخدمBIPV وكذلك المنشآت الأخرى. في كل من المشاريع الجديدة وعمليات التجديد ،فان BIPV يبرهن على أن يكون تكنولوجيا فعالة في الطاقة التي يتم استخدامهافي المباني السكنية والتجارية، والصناعية وكذلك هياكل المؤسسات.الخلايا الكهروضوئية الشفافة والشبه شفافةتستخدم الألواح الشمسية الشفافة طلاء القصدير على السطح الداخلي للألواح الزجاجية للسماح للتيار بالخروج من الخلية.
 وتحتوي الخلية علي اكسيد التيتانيوم الذي يكون مطلي ب الصبغة الكهروضوئية.كذلك فإن المعهد الوطني الياباني للتكنولوجيا والعلوم الصناعية المتقدمة (AIST) فضلا عن Konarka قد نجح في تطوير الخلايا الشمسية الشفافة التي تستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتوليد الكهرباء ولكنها تسمح للضوء المرئي بالمرور من خلاله ومعظم الخلايا الشمسية التقليدية تستخدم الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء لتوليد الكهرباء. 

وعلي النقيض تستخدم الخلايا الشمسية المبتكرة حديثا الأشعة فوق البنفسجية. ان عملية تركيبها علي الأسطح قد تكون بصورة كبيرة إذا تم استخدامها بدلا من زجاج النوافذ التقليدية، أو وضعها فوق سطح الزجاج ،مما يؤدي إلى مزيد من الاستخدامات المحتملة التي تستفيد من المهام المشتركة لتوليد الطاقة الكهربائية، والإضاءة والتحكم في درجة الحرارة. اسم آخر للخلايا الكهروضوئية الشفافة هو "الخلايا الكهروضوئية الشبه شفافة" (التي تنقل فقط نصف الضوء الذي يسقط عليها). وتتشابه كلا من الخلايا الكهروضوئية العضوية أو الغير عضوية في قدرة كلا منهما علي أن تكون شبه شفافة. على سبيل المثال ،تقوم شركة سولرمير للطاقة بتطوير وحدات كهروضوئية عضوية سوف تطرح في عدة ألوان. وكذلك Grammer Solar تقوم بإنتاج وحدات شبه شفافة من هذه الخلايا.البلاط السقفي والألواح الضوئية طرحت بعض الحلول المتقدمة في السنوات القليلة الماضية. وعلى الارجح اكثرها شيوعا هو سقف القرميد Pfleiderer " وTerra-Piatta الطاقة الشمسية" التي تنتجها pfleiderer Dachziegelwerke GmbH والتي حازت علي جائزة التصميم الألمانية لعام 2002.

 شؤون التصميم يعتبر BIPV من أعظم الاختراعات الحديثة التي عرفها العالم ولكن مثل جميع مواد البناء دائما ما يكون هناك قضايا تتعلق بالمهندس المعماري ،أو المنشئ، أو المهندس. عندما نفكر في استخدام نظام ال BIPV لمبنى معين لابد وان ناخذ في الاعتبار العوامل البيئية والبنائية وهذه العوامل يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار خلال مراحل التصميم عندما يكون الهدف هو تحقيق أعلى قيمة ممكنة لنظام BIPV. ومن الاعتبارات الرئيسية لهذا التصميم الخاص بأنظمة الطاقة الشمسية هو الوصول إلى الطاقة الشمسية، ونظام التوجيه والسرعة، والخصائص الكهربائية، وتحجيم النظام.* وصول الطاقة الشمسية: سقوط الأشعة الشمسية التي تصل إلى سطح الكهروضوئية في أي وقت معين، يحدد الناتج الكهربائي المحتمل لنظام BIPV.* نظام التوجيه والسرعة: للوصول إلى أقصى حد ممكن من ناتج الطاقة الشمسية فان التوجه الفعلي لنظام BIPV وزاوية ميل المجموعة ينبغي ان تراعي الموقع الجغرافي لموقع البناء.* الخصائص الكهربائية: الخصائص الكهربائية وثيقة الصلة بالوحدات أو المجموعات الكهروضوئية تتلخص في العلاقة بين التيار والجهد. كمية وكثافة الطاقة الشمسية تتحكم في التيار الكهربائي حيث ان درجة حرارة الخلايا الشمسية تؤثر على جهد الوحدات أو المجموعات الكهروضوئية. ان منحنيات وحدة التيار وفرق الجهد تمد المصممين مايحتاجونه من معلومات لتكوين أنظمة تستطيع ان تعمل للوصول الي نقطة الذروة المثلي للطاقة قدر المستطاع.

الحوافزفي بعض البلدان يتم تقديم حوافز اضافية اواعانات لبناء وحدات الطاقة الشمسية المتكاملة بالإضافة إلى توفير قائمة من الرسوم الجمركية لأنظمة الطاقة الشمسية القائمة بذاتها. منذ شهر يوليو لعام 2006 عرضت فرنسا أعلى حافز لBIPV وكان ذلك مساويا للقسط الضافي لليورو الذي يقدر ب 0.25/kWh يورو يتم دفعها بالإضافة إلى 30 سنتا للأنظمة الكهروضوئية. هذه الحوافز تقدم في شكل ضريبة يتم دفعها لتغذية الشبكة الكهربائية.