الدليل الفني للطاقة الشمسية المتكاملة في المباني: التحديات والفرص

مع تزايد التحول العالمي نحو الطاقة المستدامة، برزت تكنولوجيا الطاقة الشمسية المتكاملة في المباني (BIPV)  كابتكار رئيسي لدمج الطاقة المتجددة مع التصميم المعماري. الدليل المُحدَّث من خبراء IEA PVPS Task 15 ، يقدم مصدرًا شاملاً للمعماريين والمهندسين ومخططي المدن الراغبين في دمج BIPV في البيئة المعمارية. يتناول المقال أفكار الكتاب الرئيسية، بما في ذلك التطبيقات، التحديات، وآفاق المستقبل.

ما هي تكنولوجيا  BIPV؟

تعتبر تكنولوجيا الطاقة الشمسية المتكاملة في المباني (BIPV) وسيلة لتحويل المباني من مستهلكات للطاقة إلى مولدات للطاقة الفعالة. على عكس الأنظمة الشمسية التقليدية التي يتم تركيبها على الهياكل القائمة، يتم دمج حلول BIPV بشكل سلس في الغلاف الخارجي للمبنى، مما يخدم غرضين: توليد الطاقة ووظيفة هيكلية. هذه الخاصية تقلل من الحاجة إلى المواد الإضافية، وتقلل من الأثر البيئي للمباني، وتحسن من جمالية المبنى.

الدليل الفني للطاقة الشمسية المتكاملة في المباني

يبرز كتاب “Building-Integrated Photovoltaics: A Technical Guidebook” كيفية مساهمة BIPV  في تقليل انبعاثات الكربون في المدن من خلال تقليل استهلاك الطاقة التشغيلية والانبعاثات الغازية. مع تزايد دور الطاقة الشمسية في مزيج الطاقة العالمي، يمكن أن تصبح حلول BIPV حجر الزاوية في العمارة الحديثة، مما يساعد في تحقيق أهداف الاستدامة في المدن الكبرى.

أهم مميزات الدليل:

• متطلبات أداء BIPV : يناقش الكتاب المعايير الرئيسية مثل توليد الطاقة، الأداء الحراري، الإضاءة الطبيعية، العزل الصوتي، والمتانة. كما يتطرق إلى معايير الأمان والتأثير الجمالي لأنظمة  BIPV
• منتجات BIPV : يقدم تحليلاً للمكونات المختلفة لألواح BIPV، بما في ذلك الألواح الزجاجية، الطاقة الشمسية الشفافة، والحلول الرفيعة. كما يغطي طرق دمجها في الأسطح، الواجهات، وأجهزة التظليل.
• عملية اتخاذ القرارات لتصميم BIPV : يوضح الكتاب منهجية خطوة بخطوة لتقييم ظروف المواقع، ودراسة وصول الطاقة الشمسية، وتقدير كفاءة الطاقة، وتقييم اعتبارات الاستدامة.
• تصميم غلاف BIPV ودراسات الحالة:  يسلط الضوء على دراسات حالة لمشاريع BIPV ناجحة من جميع أنحاء العالم، مما يظهر الجدوى الفنية والإدماج المعماري.
• تشغيل وصيانة أنظمة BIPV : يناقش الكتاب الأداء طويل الأجل للنظام، اعتبارات الأمان، واستراتيجيات الصيانة لتعظيم كفاءة الطاقة.

كما يتضمن الكتاب 50 رسمًا توضيحيًا مرجعيًا مرفقًا توضح تنفيذ BIPV في مختلف العناصر المعمارية، إلى جانب 24 دراسة حالة دولية تبرز أفضل الممارسات في التصميم والبناء.

التحديات التي تعيق تبني  BIPV

على الرغم من إمكانياتها الكبيرة، يظل تبني BIPV محدودًا بسبب عدة تحديات تناولها الكتاب عبر توفير الموارد والمراجع القيمة:

• نقص المعرفة والخبرة بين المعماريين والبنائين:  العديد من المتخصصين في البناء والتصميم غير ملمين بتقنيات BIPV، مما يجعلهم مترددين في دمجها في المشاريع. هناك حاجة لبرامج تعليمية وتدريبية لمعالجة هذه الفجوة المعرفية.
• التكلفة الأولية المرتفعة مقارنة ببعض المواد التقليدية:  رغم أن BIPV يمكن أن توفر فوائد اقتصادية وبيئية على المدى الطويل، فإن الاستثمار الأولي المرتفع غالبًا ما يكون عائقًا أمام العديد من المطورين والمالكين. قد تساعد آليات التمويل المحسنة مثل المنح أو القروض الخضراء في معالجة هذه القضية.
• الفجوات التنظيمية والمعيارية:  يتطلب BIPV الامتثال لقوانين البناء والكهرباء. يتطلب دمج العناصر الشمسية في مواد البناء النظر في السلامة، المتانة، وتوليد الطاقة في وقت واحد، مما يفرض عملية موافقة أكثر تعقيدًا.
• تعقيد الدمج:  على عكس أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية التي يمكن تركيبها على الأسطح، يجب تصميم أنظمة BIPV بعناية لتتناسب مع غلاف المبنى، ويتطلب هذا اهتمامًا خاصًا بمشاريع التحديث.
• تفكك السوق وغياب سلاسل التوريد الموحدة:  نظرًا لأن مكونات BIPV يتم إنتاجها من قبل شركات تصنيع الطاقة الشمسية ومواد البناء، يمكن أن يكون تحقيق تكامل سلس بين الأنظمة المختلفة أمرًا صعبًا.

آفاق المستقبل: الحلول لتوسيع نطاق  BIPV

يقترح الكتاب عدة حلول لتسريع نشر BIPV

• السياسات والتحفيزات الحكومية:  يجب على الحكومات تقديم دعم مالي، حوافز ضريبية، وإلزام تبني BIPV في المباني الجديدة.
• الابتكار في المواد والتصميم:  يمكن أن توسع المواد الشمسية الملونة، المرنة، والخفيفة تطبيقات BIPV، مما يسمح للمعماريين بدمجها دون التأثير على التصميم.
• نماذج الأعمال الأفضل:  يمكن أن تقلل اتفاقيات شراء الطاقة (PPAs) ونماذج الإيجار من التكاليف الأولية للمالكين.
• التعاون بين القطاعات:  يمكن أن يسهم تعزيز الشراكات بين صناعة الطاقة الشمسية وقطاع البناء وصانعي السياسات في تسريع النمو في السوق.
• نهج الاستدامة:  يجب أن تأخذ أنظمة BIPV المستقبلية في اعتبارها تقييم دورة الحياة وإمكانية إعادة تدوير المواد الفوتوفولطية لضمان أن تظل BIPV خيارًا بيئيًا مسؤولًا.

الخاتمة

يعد كتاب “Building-Integrated Photovoltaics: A Technical Guidebook” مصدرًا أساسيًا للمتخصصين في الصناعة الذين يتطلعون للاستفادة من طاقة الشمس من خلال التصميم المعماري. مع سعي المدن لتحقيق انبعاثات صفرية، سيلعب BIPV دورًا حيويًا في ضمان أن المباني ليست فقط فعالة في استخدام الطاقة ولكنها أيضًا تنتج الطاقة، كما يقدم الكتاب خارطة طريق لتوسيع تبني BIPV

المصدر: “Building-Integrated Photovoltaics: A Technical Guidebook,” IEA PVPS Task 15 – Enabling Framework for the Development of BIPV.

للاطلاع على المصدر كاملاً من هنا