Photovoltaikgebäude, der vollständige Name von Building Integrated Photovoltaic (BIPV, Building Integrated Photovoltaic), unterscheidet sich von der Form des am Gebäude angebrachten Photovoltaiksystems (BAPV, Building Attached PV), das eine Möglichkeit darstellt, Solarstromprodukte (Photovoltaik) in Gebäude zu integrieren. Technologie, die Verwendung speziell entwickelter spezieller Photovoltaikmodule, der Austausch der ursprünglichen Baumaterialien oder Gebäudekomponenten während der Installation und das in das Gebäude integrierte Photovoltaiksystem.

BAPV ist die Kombination von Photovoltaikanlagen und Gebäuden, wie zum Beispiel Verlegung von Solarmodulen auf dem Dach . Dies ist eine häufig verwendete Form und zeichnet sich dadurch aus, dass sie keinen zusätzlichen Platz auf dem Boden beansprucht.

BIPV ist die Integration von Photovoltaikanlagen und Gebäuden, wie z. B. Photovoltaik-Ziegeldächern, Photovoltaik-Vorhangfassaden und Photovoltaik-Beleuchtungsdächern. Diese Methode ist eine integrierte Form von Photovoltaikgebäuden, und Photovoltaikmodule sind nicht nur Stromerzeugungsgeräte, sondern auch Teil der äußeren Struktur des Gebäudes.

Die in der BIPV verwendeten Module bestehen aus Stromerzeugungsglas, einem neuen Material, das auf Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarzellen (CdTe) basiert. Glas ist ein lichtdurchlässiges Trägermaterial. Durch die Beschichtung mit photoelektrischem Material (CdTe) kann herkömmliches Glas von einem Isolator zu einem leitfähigen Leiter umgewandelt werden. Es kann Ziegel, Vorhangfassaden und andere Baumaterialien ersetzen und eignet sich besser für die Integration von Photovoltaik in Gebäude.

Neben der Stromerzeugungsfunktion bietet das Photovoltaik-Bausystem auch die notwendige Leistung und einzigartige dekorative Funktionen für den äußeren Gebäudeschutz, wie z. B. Winddruckbeständigkeit, Wasserdichtigkeit, Luftdichtheit, Schalldämmung, Wärmeschutz und Beschattung. BIPV erreicht die perfekte Kombination aus Gebäudehülle, Gebäudeenergieeinsparung, Solarenergienutzung und Gebäudedekoration. Seine Hauptmerkmale sind:

(1) Erfüllen Sie die Anforderungen der architektonischen Ästhetik

In Photovoltaikgebäuden können Anschlusskästen, Bypassdioden, Verbindungsleitungen usw. durch entsprechende Konstruktionen in der Vorhangfassadenstruktur versteckt werden, wodurch nicht nur direkte Sonneneinstrahlung und Regenerosion verhindert werden, sondern auch das Erscheinungsbild des Gebäudes nicht beeinträchtigt wird. Es ist perfekt mit dem Gebäude kombiniert;

(2) Erfüllen Sie den Beleuchtungsbedarf des Gebäudes

Photovoltaikgebäude sind doppelseitige Glaskomponenten aus glattem, ultraweißem Hartglas, die auf eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit eingestellt werden können. Sie erfüllen die Anforderungen an die Lichtdurchlässigkeit auch im Besichtigungsbereich des Gebäudes. Dabei gilt: Je höher die Lichtdurchlässigkeit des Photovoltaikmoduls, desto dünner die Anordnung der Zellen und desto geringer die Stromerzeugung.

(3) Die Stromerzeugung durch Photovoltaik ist eine umweltfreundliche, erneuerbare Energiequelle, die die durch die konventionelle Stromerzeugung verursachte Umweltverschmutzung verringern kann und zum Umweltschutz beiträgt.

(4) Die perfekte Kombination aus Gebäudefassadenverkleidung, Energieeinsparung und Solarenergieumwandlung, ohne wertvolle und knappe Landressourcen zu beanspruchen;

(5) Stromerzeugung und -nutzung vor Ort, wodurch die Verluste bei der Stromübertragung verringert werden;

(6) Stromversorgung während der Spitzenzeiten des Stromverbrauchs am Tag, Entlastung des Spitzenstrombedarfs und Realisierung der Autarkie eines Teils des Stroms;

(7) Einfache Wartung, niedrige Wartungskosten, zuverlässiger Betrieb und gute Stabilität;

(8) Die Solarzelle als Schlüsselkomponente hat eine lange Lebensdauer, und die Lebensdauer der kristallinen Silizium-Solarzelle kann mehr als 25 Jahre betragen. Die Stromerzeugungskapazität kann je nach Bedarf erweitert werden.

(9) In Kombination mit anderen Dachmaterialien wirkt es wärmedämmend, reduziert die Belastung der Klimaanlage und spart Energie.

(10) Integriert in das Gebäude kann es als Baumaterial für die Instandhaltung des Gebäudes verwendet werden, wodurch die Gesamtkosten des Gebäudes gesenkt und Installationskosten eingespart werden, ohne dass zusätzliches Land oder der Bau anderer Einrichtungen erforderlich sind. Es eignet sich für den Einsatz in dicht besiedelten Gebieten, in denen teures Land für die städtische Architektur besonders wichtig ist.

Hauptformen der BIPV

(1) Fassaden- oder Dachsysteme, Photovoltaikdächer und Wandkonstruktionen beziehen sich auf die nachträgliche Installation einer unabhängigen Photovoltaikanlage. Dieser Typ stellt keine besonderen Anforderungen an die Panelherstellung, und herkömmliche Photovoltaikmodule sind ausreichend. Allerdings müssen Winddruck, Höhe, Erdbeben- und Windlasten sowie die Dichtheit berücksichtigt werden. Der Installationswinkel und die Installationsrichtung müssen den lokalen Wetterbedingungen entsprechend gewählt werden. Drei Viertel der gesamten Photovoltaik-Gebäudeintegration werden durch Solardächer erzeugt, da die Dachfläche größer ist und die Sonneneinstrahlung besser aufnimmt.

Fassadenintegrierte Photovoltaiksysteme werden in transluzente und opake Vorhangfassaden unterteilt. Opake Vorhangfassaden bestehen meist aus opakem monokristallinem und polykristallinem Silizium, das eine hohe Stromerzeugungseffizienz aufweist. Für Vorhangfassaden, die beleuchtet werden müssen, werden opake Photovoltaikzellen und meist amorphe Silizium-Dünnschichtzellen verwendet. Die Vorteile liegen in der hohen Lichtdurchlässigkeit, dem niedrigen Preis, der einfachen Herstellung und der individuellen Farbgestaltung. Nachteilig ist die geringe Lichtausbeute. Die Anforderungen an die Lichtdurchlässigkeit können jedoch auch durch Anpassung der Abstände zwischen den Photovoltaikzellen oder durch Reduzierung der Anordnung erreicht werden.

(3) Schattenvoltaik-PV-Systeme. Sie werden hauptsächlich in Pavillons, Carports und anderen Bauten eingesetzt. Photovoltaikmodule dienen als Sonnenschutz. Sie nutzen nicht nur ungenutzte Dachflächen zur Stromerzeugung, sondern blockieren auch ultraviolette Strahlung. Dies trägt dazu bei, die Alterung von Fahrzeugen zu verlangsamen und die Temperatur im Fahrzeuginnenraum zu senken. Außerdem spart es Sonnenschutzmaterial und sorgt für ein ansprechendes architektonisches Erscheinungsbild.