Szyby fotowoltaiczne mogą zmniejszyć zużycie energii w wieżowcach o 40 proc.

Rozwiązania fotowoltaiczne stają się standardem budowlanym, który może objąć budynki biurowe i wieżowce położone w centrach aglomeracji miejskich. Fotowoltaika może być „zainstalowana w oknach”, co przełoży się na znaczne ograniczenie zużycia energii w tych budynkach. Kluczem jest instalacja szyb fotowoltaicznych (okna PV), czyli generujących energię elektryczną z wykorzystaniem potencjału promieniowania słonecznego.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Budynki odpowiadają za ponad jedną trzecią światowego zużycia energii i prawie tyle samo globalnej emisji dwutlenku węgla (CO2). Dzięki połączeniu ich z szybami fotowoltaicznymi mogą stać się krytycznym narzędziem w walce ze zmianami klimatu. Nowoczesne biurowce wyróżniają się imponującymi szklanymi fasadami, które stanowią przeciwieństwo czasów, gdy były budowane z betonu i jednoszybowych okien. Na przykład stosunek okien do ścian w popularnym Equitable Building w Nowym Jorku wynosi 25 proc. Dla porównania, dla budynku Bank of America Tower oddanego do użytku 2016 roku, czyli 101 lat później po otwarciu Equitable Building, wskaźnik ten wynosi 71 proc.

Wydajne okna fotowoltaiczne

Naukowcy z uznanego amerykańskiego ośrodka National Renewable Energy Laboratory (NREL) przekonują, że masywne, szklane konstrukcje zlokalizowane w miastach można uczynić bardziej energooszczędnymi poprzez zainstalowanie wydajnych okien fotowoltaicznych. Ich wnioski, opublikowane w czasopiśmie One Earth, wskazują zasady projektowania budynków, które pomogą tworzyć konstrukcje dostosowane do osiągnięcia celów zrównoważonego rozwoju oraz neutralności klimatycznej.

Istnieją z góry przyjęte wyobrażenia o tym, jak wygląda energooszczędny budynek, a zazwyczaj nie jest on mocno przeszklony i prawdopodobnie nie jest zbyt wysoki.

Powiedział Lance Wheeler, naukowiec z NREL, który specjalizuje się w integracji technologii fotowoltaiki w oknach.

Wheeler dodał, że naukowcy z NREL odkryli, że istnieją inne sposoby budowania budynków o wysokiej wydajności energetycznej. Wheeler jako współautor opracowania "Photovoltaic windows cut energy use and CO2 emissions by 40% in highly glazed buildings" stworzył oprogramowanie o nazwie PVwindow, które pozwala użytkownikom modelować konstrukcję okien fotowoltaicznych na potrzeby budynków.

Jak zmniejszyć zużycie energii w przeszklonych budynkach?

Zastosowanie szyb fotowoltaicznych będzie szczególnie efektywne w budynkach wysoko przeszkolonych, gdzie wskaźnik wynosi 95 proc. Przy tak dużej ilości okien i wpadających przez nie promieni słonecznych, mocno przeszklone budynki muszą zużywać znaczną ilość energii do chłodzenia ich latem za pomocą klimatyzacji. Trzyszybowe okna fotowoltaiczne mogą zapewnić izolację termiczną budynku i wykorzystać zaabsorbowaną energię słoneczną do produkcji prądu. Naukowcy stwierdzili, że zużycie energii wzrasta, gdy budynek ma więcej okien niż ścian. Jednakże zużycie energii spada, gdy stosunek ten jest zwiększony i obejmuje przeszklenia PV.

Jak bardzo okna PV wpływają na ograniczenie poboru energii z sieci? Symulacje wykazały, że na przykład w Denver generacja fotowoltaiki na miejscu może zmniejszyć o połowę średnie dzienne zapotrzebowanie na energię budynku o mocno przeszklonej 12-piętrowej konstrukcji. Określono również, że okna PV w Denver mogą wyeliminować emisję rzędu 2 milionów kilogramów dwutlenku węgla rocznie.

Źródło: NREL

Zobacz również