Fasády s fotovoltickými panely

Jednou z možností je využívanie slnečnej energie ako zdroja elektrickej energie. Túto elektrickú energiu získame premenou slnečnej energie pomocou fotovoltických článkov. Progresívnou formou inštalácie fotovoltických panelov je ich aplikácia do obvodových plášťov budov. Táto aplikácia ponúka hlavne architektom novú kreatívnu možnosť sa spolupodieľať na novom princípe prevádzky budovy. Na jednej strane vystupuje inovatívny vonkajší dizajn budovy s použitím fotovoltických článkov a na druhej strane umožňuje samotnej budove produkovať energiu na jej prevádzku.

Fotovoltický systém na budovách

Slovenská republika sa z hľadiska počtu inštalovaných fotovoltických systémov nachádza na chvoste rebríčka týchto údajov zhotoveného zo všetkých členských štátov Európskej únie. Stále je tu obrovská možnosť a podmienky na využívanie fotovoltiky v našich zemepisných šírkach. Väčšina inštalácií sa nachádza na poliach alebo voľných plochách, kde je jednoduchšia montáž. Niektoré krajiny sa snažia dostať tieto systémy na budovy. Montáž fotovoltických systémov na fasády budov je finančne náročnejšia, preto sa snažia investorov stimulovať výhodnejšími výkupnými tarifami. Príkladom takejto krajiny je Nemecko, kde sa 80 % fotovoltických systémov nachádza na budovách. V tomto smere sa firmy snažia vyrábať systémy, ktoré by sa dali jednoduchšie integrovať priamo do fasádnych konštrukcií.

Fotovoltické panely na štítovej stene

Jednou z možností inštalácie fotovoltického systému je priame pripojenie na štítovú stenu bytového domu. V tomto prípade ide o nevyhnutnú inštaláciu z dôvodu nevhodnosti využitia samotnej strechy, buď zo statického hľadiska alebo prípadnej nadstavby. Musí isť ale o vhodne orientovanú štítovú stenu smerom na juh, keďže premena na elektrickú energiu pochádza z priameho slnečného žiarenia dopadajúceho na fotovoltický systém. Vo väčšine prípadov ide o štítové steny starších bytových domov, ale môže sa používať aj pri novostavbách. Táto inštalácia sa môže robiť súčasne pri ukladaní tepelnej izolácie, kedy fotovoltické panely tvoria priamo vonkajší plášť s odvetranou vzduchovou medzerou. Veľkou nevýhodou je nosná konštrukcia fotovoltických panelov, ktorá musí byť dobre ukotvená do steny a zateplenia, kedy dochádza k nepriaznivým tepelným mostom v konštrukcii budovy. Pri zvyšovaní teploty klesá účinnosť fotovoltických panelov, preto musí byť vytvorená vzduchová medzera, aby dochádzalo k prevetrávaniu a ochladzovaniu zadnej strany fotovoltických panelov. Samotná účinnosť panelov je ovplyvnená aj ich sklonom. Ideálnym sklonom pre fotovoltické panely je 35° až 40°. Pri 90° sklone panelov, ktoré sú montované na štítovú stenu, sa ich účinnosť znižuje do 30 %.

Fotovoltické panely ako markízy

Ďalšou možnosťou využitia fotovoltických panelov pri fasádnych inštaláciách je ich použitie ako tieniaca markíza. Táto aplikácia má viacero svojich výhod. Okrem samotnej transformácie solárnej energie na elektrinu, je to aj zabránenie nežiaducich slnečných ziskov a s tým spojeným prehrievaním bytových priestorov. Budova získa na atraktívnosti a vzrastie aj komfort bývania. Nespornou výhodou takejto možnosti inštalácie fotovoltických panelov je ich naklonenie pod určitým uhlom, kedy môže dochádzať ku zvýšeniu produkcie vyrobenej elektrickej energie. Nevýhodou je ale nutnosť správnej orientácie fasády smerom na juh. Už pri menších odchýlkach od juhu dochádza k znižovaniu produkcie elektrickej energie.

Fotovoltické panely na balkónoch

Novou možnosťou oživenia fasád je montáž fotovoltických paneloch priamo do balkónového zábradlia. Výhodou takejto inštalácie je zabezpečenie ochladzovania fotovoltického panelu z oboch strán, čím sa zvyšuje účinnosť premeny slnečnej energie na elektrickú energiu. Nevýhodou je 90° sklon panelu, pri ktorom sa počíta s nižšou transformáciou energií až o 30 %. Pri takejto forme zabudovania fotovoltiky do balkónových zábradlí hrozí vo zvýšenej miere poškodenie panelov samotnými užívateľmi balkónov.

Fotovoltické články v transparentnej konštrukcii

Fotovoltické články sú priamo súčasťou izolačného dvojskla. V súčasnej dobe je to jedna z najzaujímavejších architektonických možností využitia fotovoltického systému vo fasádnej konštrukcii. Takáto fasáda sa vyznačuje troma základnými funkciami, ktoré vyplývajú priamo z jej charakteru. Prvou funkciou je jej obalová ochranná funkcia budovy pred priamymi vonkajšími poveternostnými podmienkami. Nasledujúcou funkciou je samotné tienenie vnútorných priestorov budovy ako aj funkcia premeny a produkcie elektrickej energie. V našom regióne strednej Európy máme jedinečnú stavbu, pri ktorej bol prvýkrát použitý spomínaný konštrukčný fasádny systém s integrovanými fotovoltickými článkami v transparentnej konštrukcii. Budova bazénovej haly v AquaCity Poprad sa môže pochváliť prvou fotovoltickou transparentnou fasádou.

Revolúcia fotovoltiky a architektúry

Nemecká firma Schüco predstavila úplnú novinku na trhu s fotovoltickými panelmi. Prináša úplne nové a nadčasové možnosti v solárnej architektúre. Okenné a fasádne moduly Schüco Pro- Sol TF možno aplikovať v podstate vo všetkých oblastiach opláštenia komerčných objektov, od okien a teplých fasád, cez studené fasády až po protislnečné či predsadené riešenia. Okrem úplne nových architektonicky prepracovaných fasádnych riešení možno prostredníctvom modulov ProSol TF modernizovať aj existujúce objekty. Oproti pôvodným fotovoltickým modulom založeným na kryštalickej báze ponúkajú amorfné moduly ProSol TF unikátny prirodzený vzhľad, homogénnu štruktúru, najrôznejšie tvary a rozmery skiel aj rôzne stupne transparentnosti, čo je dôležité najmä pri použití modulov ako okenných systémov. Objekty opláštené modulmi Schüco ProSol TF tak okrem princípu trvalej udržateľnosti, ohľaduplnosti k životnému prostrediu či unikátneho dizajnu spĺňajú požiadavky na ekonomickú efektívnosť a ziskovosť. Okenné a fasádne moduly s tenkovrstvovou solárnou technológiou objektom prinášajú pridanú hodnotu, ktorú ocenia všetci zástupcovia modernej architektúry. Budovy s integrovanými fotovoltickými systémami sú kombináciou estetiky a funkčnosti. V súlade s princípom trvalej udržateľnosti systém zvyšuje atraktivitu objektov a zaručuje ich efektivitu v oblasti nákladov, výnosov i času, flexibilitu a jednoduchosť pri montáži či optimalizácii klímy vo vnútri budovy. Vhodnosť systému pre komerčné využitie mu dáva zelenú pre rôzne typy stavieb: kancelárske priestory, výrobné haly, sklady, obchodné centrá, nemocnice, rozsiahle rezidenčné objekty i ďalšie administratívne priestory.

Záver

Technológie fotovoltických systémov sa neustále zdokonaľujú a posúvajú ich aplikáciu na úroveň, ktorá bola predtým takmer nepredstaviteľná. Trend do budúcna sa v tejto oblasti bude v jednom smere uberať do priamych aplikácií fotovoltických článkov do stavebných konštrukcií. Tieto panely majú veľký potenciál stať sa jedným z hlavných stavebných prvkov pri samotnom architektonickom návrhu, aby budova dostala nový alternatívny vzhľad a na druhej strane takáto budova môže byť aj energeticky sebestačnejšia.

Ing. Marek Kušnír, Ing. Peter Kapalo, PhD., SvF TU Košice Recenzent: Ing. arch. Eva Oravcová, PhD., FA STU Bratislava

Foto: www.flickr.com, Michael Connell, ARCHSTUDIO, s. r. o., Schüco International KG

Literatúra: [1] Ing. arch. Eva Oravcová, PhD.: Fotovoltické systémy – inovatívny prvok architektúry, www.seia.sk [2]http://www.schueco.com/web/sk/ architekten/solarstrom_und_waerme/ products/photovoltaik/fassadenmodul_ prosol_tf [3]http://www.setrime-energie.cz/clanky/ aktuality-top/lze-vyuzit-fotovoltaicke- panely-pro-panelovy-dum