北京日报:逐光而行,eBIPV引领“光伏+建筑”风起在即!
2024-05-07     |   发布于:北京日报

新型建筑中近零能耗建筑的最好体现,就是BIPV(Building Integrated Photovoltaic,即建筑光伏一体化)。这是一种将太阳能发电设备集成到建筑和建材上的技术,属于分布式光伏电站的一种类型。不久的将来,所有的建筑都有望由能耗大户华丽变为独立发电站。


毋庸置疑,以BIPV为风口的分布式光伏潜力巨大。市面上现有的BIPV产品应用场景九成在建筑屋顶,而且称呼其为 BAPV(Building Attached Photovoltaic)更为合适,简单的说,就是“贴上去”的光伏,因为一眼就能看出一栋建筑的屋顶是否安装了光伏产品。实际上,现有分布式屋顶光伏的建筑设计很难与建筑本身融为一体。BAPV,从本质上其实是BIPV的“丑表亲”。 


BIPV,顾名思义,应该是完美做到光伏和建筑相结合的一体化产品,BIPV 组件虽然具备光伏发电性能,但基础属性上是一种建筑材料。由此,真正意义的BIPV,其建材属性更为突出,在建筑上的应用场景也更加丰富,包括但不限于屋顶和建筑外立面。

虽然用于立面的光伏,平均效率上暂时比不上屋顶光伏,但是任何一栋建筑的立面总面积,都要远大于屋顶面积,再加上太阳在一天之中的入射角度时刻变化,建筑立面光伏发电的潜在总量远远大于屋顶光伏发电的潜在总量。


在结构上,目前市面上主流的装配式BIPV产品减去了传统分布式电站所需要的光伏支架,通过直接压覆在彩钢瓦上,通过结构件固定与其形成一体化模块产品,直接作为屋顶建材安装在建筑上,因此对 BIPV 组件的强度硬度、防水防风防火等性能要求较高,从而对光伏玻璃的质量要求也更高。市面上相当一部分的传统BIPV,不可避免地受制于玻璃性能。


对于存量建筑,由于建筑结构和外观已经确定,业主通常会根据建筑改造条件和周围环境的实际情况决定是否选择使用BIPV产品。如果企业只能提供传统BIPV解决方案,则陷入“要么光伏发电但改变建筑和环境外观,要么维持外观放弃光伏”的二选一境地。对于新增建筑,可以从建筑设计阶段将使用BIPV产品纳入到设计规划中。但是,问题来了,传统BIPV产品外观可选性极其单一,留给设计师的想象空间几乎为零。要么选择千篇一律的BIPV现有产品,达成“天下建筑一个样儿”的窘境,要么选择传统建材,忍痛与绿色低碳未来说再见。





当前,屋顶和幕墙是BIPV主要应用场景。纵观市面上现有的所谓“BIPV”,不难发现:以屋顶光伏彩钢瓦为主,辅以幕墙立面大红大绿的单色光伏板,不过是以BIPV之名,行BAPV之实。难道说,我们的未来建筑、生存空间就只能长这样?
去年央视新闻驻第25届高交会现场记者,特别报道了一家参展企业的光电产品:福美生态BIPV(英文名econiclay BIPV,下文简称为“eBIPV”)。据了解,这款产品除去铝蜂窝结构,真正发电的是一层不到1厘米厚的面材!


众所周知,建筑属性和功能存在一定程度上的相互牵制,因此建筑设计综合平衡着建筑的所有属性和功能。建筑的人文属性,要求建筑整体形象具有文化价值和审美价值。福美的eBIPV,外观,包括颜色,纹理,质地都可以定制,完全不同于市面上现有的BIPV(以玻璃结构为主的产品,要么是硅片的黑色/深蓝色,要么是强行加上红色,绿色等等单色)。福美的eBIPV,其表面可以是天然石材,木材,砖瓦,编织物,皮质外观,而每一种材质形式又可以细分为很多不同种类,比如石材就可以是洞石,大理石,花岗岩,石灰岩,砂岩等等自然界能够找到的所有石材样式。又比如皮质纹理可以加工成鳄鱼皮,牛皮,鹿皮,蛇皮等等。这些可定制化的新型面材,可让建筑更好地与周边环境建立起和谐关联。面对这样的BIPV产品,无论是设计师还是业主,都不会再纠结于“使用光伏牺牲外观,还是放弃光伏保持美观”的问题。




外观如此千变万化的eBIPV,发电能力如何呢?据悉,福美生产的标准eBIPV,在国际标准太阳光照射下,每平米发电功率为165W。目前,市场上主流幕墙BIPV均采用玻璃结构,其每平米发电功率仅为135W不到,若要提高效率,须做成深色,也就是外观没有选择的余地,限制了建筑外观的设计想象空间和美感。


BIPV产品除了外观和性能这最重要的两项标准外,还有一项新晋指标,那就是在生产和使用的全生命周期的碳排放量。任何BIPV产品在使用过程中都会产出绿色清洁能源,即变相减少碳排放。然而,玻璃BIPV产品的制造过程,是在极高温条件下进行的,整个过程必须消耗大量化石燃料(比如煤,天然气),碳排放量很高。福美制造的eBIPV,每一瓦产品的全生命周期(制造+使用)经国际认证的碳排放量仅为0.26 kg CO2e (二氧化碳当量),比玻璃BIPV的碳排放减少58%。 福美制造的eBIPV碳排放经过国际权威机构必维(Bureau Veritas)的碳足迹认证,同时考虑到光伏产品动则20年以上的使用寿命,该碳排放量已无限接近零碳的定义。


福美是如何做到近零碳的呢,答案藏在福美的技术里:福美的eBIPV,主体材料以砂土、石材边料、非金属尾矿等无机固废为原料,经过精心采集、分类和粉碎,转变成微观量级粉末后,通过特定的表面活性剂在低温下对微粒进行改造,使每个微粒都包裹着活性成分,呈现多层网状结构。这种典型的生态环境材料(econiclay),在100度以内模压成为零碳面材。通过进一步操控零碳面材的微观结构,实现面材的单向光导功能。光线透过特异结构面材,被内部光伏材料吸收并转化发电。更关键的是,这并不影响面材多姿多彩的外观,如石材、木材和陶土砖等肌理。简单总结一句话概括:福美的eBIPV采用低温+废物利用来实现近零碳。




原创:欧阳中亮

编辑伍倩君

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