إكساءٌ مُستدامٌ قادرٌ على إنتاج الطاقة

أدى الاهتمام العالمي بالبيئة والطلب المتزايد على الطاقة جنبًا إلى جنب مع التقدم الحاصل في تقنيات الطاقة المتجددة إلى التوجه نحو الطاقات المتجددة، ومنها الطاقة الشمسية التي تتربع على عرش هذه الطاقات بالنظر إلى وفرتها ونظافتها، لا سيما أن المستخدم من طاقة الشمس حاليًّا أقل بكثير مما يرد إلى الأرض. نتيجةً لذلك؛ تنامى حديثًا تطوير الخلايا الكهرضوئية لتوليد الكهرباء من الإشعاع الشمسي (1).

ماهو ال BIPV؟

BIPV هي اختصار Building-integrated photovoltaics، وتعني الخلايا الكهرضوئية المدمجة بالبناء، وهي عبارة عن مواد تضاف في الأبنية بصفتها بديلًا عن مواد البناء التقليدية المستخدمة في الإكساء، مثلًا في الواجهات أو فتحات الأسقف أو النوافذ..إلخ ( 1,2). ويمكن القول: إن استخدام هذه الخلايا ثنائي الغرض، فهي تؤدي وظيفة مغلف المبنى إضافة إلى أنها تنتج الطاقة الكهربائية للاستخدام المباشر أو لتصديرها للشبكة الكهربائية (2)، وبالنسبة إلى وظيفة مغلف المبنى فهي تتضمن النقاط الآتية:

1. الحماية من العوامل الجوية.
2. العزل الحراري. 
3. العزل الصوتي.
4. توفير الإضاءة النهارية الطبيعية.
5.  مراعاة معايير الأمان والسلامة (3).

وتُستخدمها حاليًا استخدامًا متزايدًا في المباني في طور التشييد، وتستخدم بصفتها مصدرًا رئيسًا أو ثانويًّا للطاقة الكهربائية، مع إمكانية إضافتها إلى الأبنية المشييدة مسبقًا (1)، ووفقًا لفكرة التطور المستدام؛ على المبنى الصديق للبيئة أن يصل إلى عمره الافتراضي، وكلما زادت هذه المدة كان ذلك أفضل، لكن بالنسبة إلى الخلايا الكهروضوئية فهي ذات عمر قصير نظرًا إلى كونها منتجات حديثة، إذ إن ضمان الطاقة الناتجة عن هذه الخلايا مدة 25 سنة فحسب (1)، لكن من ناحية أخرى، فإن كفاءة هذه الخلايا الكهرضوئية ستزداد كونها تكنولوجيا متطورة رائدة، ما يترتب عليه انخفاض كلفتها مع تنامي تطورها (1).

عادةً ما يُميّز بين مصطلحي  BIPV و BAPV، فما الفرق بينهما؟ 

كما ذكرنا آنفًا يشير مصطلح BIPV إلى الخلايا الكهرضوئية المدمجة بالمبنى، فيما يشير مصطلح BAPV (building-added Photovoltaics( إلى الخلايا الكهرضوئية المضافة إلمبنى، ويعد الـ BIPV جزءًا وظيفيًّا في المبنى، أو يجري دمجها معماريًّا في تصميم المبنى لتحل محل الأسقف التقليدية مثلًا، ومن ناحية أخرى، فإن الـ BIPV تضيف تأثيرًا جماليًّا نظرًا إلى تنوع أشكال وأحجام وحداتها وإمكانية تخفيف شفافية المواد بين الخلايا الكهرضوئية أو زيادتها، فتستخدم أيضًا بصفتها جدرانًا ونوافذ أو في المناور، أما بالنسبة إلى الـ BAPV فهي تعد عناصر إضافية فوق إكساء المبنى، ومن ثم لا تنتمي إلى الأجزاء الوظيفية للمبنى (1).

فوائد الـBIPV

1. توليد طاقة كهربائية في الموقع نفسه دون الحاجة إلى أخذ جزء إضافي من المساحة الكاملة للموقع.
2. تخفيف استخدام الطاقة في المبنى عن طريق الإضاءة الطبيعية النهارية والتخفيف من أحمال التبريد.
3. زيادة الجاذبية المعمارية للمبنى.
4. تخفيض فواتير الكهرباء.
5. الصورة الجيدة للمبنى، فيعترف به بكونه مبنى أخضر (3).
6. توفير في  مواد البناء المستخدمة في إكساء المبنى.
7. تخفيف تلوث الهواء.
8. تأمين الطاقة الحرارية اللازمة لتسخين المياه والتدفئة (2).

إضافةً إلى ذلك، ومن خلال تضمين الـ BIPV في مراحل التصميم الأولى للمبنى، باستبدالها بالمواد التقليدية في أثناء الإنشاء الأولي، ويمكن تقليل التكلفة الإضافية إلى الأنظمة الكهروضوئية والحد من التكاليف والمشكلات التصميمية لأنظمة التركيب المنفصلة، وبهذا تظهر القيمة الكبرى لأنظمة الـ BIPV (2). 

استخدامات الـ BIPV

يُثبت نظام الـBIPV في مرحلة البناء أو حتى عند تجديد إكساء مبنى قائم (2)، ويجب الأخذ بعين الاعتبار أن اختيار الـ BIPV يحصل وفق احتياجات فعلية، فعلى الرغم من مظهرها الجذاب، فاستخدامها مقيد اقتصاديًّا وفينًا (1).

عمومًا هناك ثلاثة تطبيقات لأماكن استخدام الـBIPV في المباني:

الأسطح (ألواح للسقف، فتحات إدخال الإضاءة).

الوجهات (إكساء، جدران، نوافذ) بشكل ألواح رقيقة جدًا. 

أنظمة مضافة خارجيًّا (الكاسرات الشمسية، درابزين الشرفات) (2).

ومن الجدير ذكره أن لهذه الألواح قيمة سوقية ضخمة، لا سيما مع التطور التكنولوجي السريع الذي تشهده، ومثالٌ على ذلك قد نأخذ الحالة الكندية؛ إذ نفذت عشرات المشاريع الصناعية والتجارية وحتى المشاريع السكنية الصغيرة التي تعتمد تقنية الـ BIPV (2).

على الرغم من فوائد تقنية الـ BIPV الكثيرة، فهي لا تزال قيد التطوير لا سيما مع صعوبة موضوع تركيبها واستبدالها، وكون عمرها الافتراضي أقل من عمر المباني التي قد تدمج ضمنها. لكن بالنظر إلى النصف المليء من الكوب، فإن تطورها المتنامي يبشر بإمكانية الاعتماد عليها على نحو كبير في المستقبل (1).

المصادر: