Zastosowania fotowoltaiki - budynek Centrum Wystawienniczo-Kongresowego w Jasionce

W dniu  10 lipca 2014 firma RECONAL wraz z konsorcjum KarpatBUD i BEST Construction  zaprezentowała analizę na temat możliwości zastosowania fotowoltaiki na budynku Centrum Wystawienniczo-Kongresowego w Jasionce.

Temat był bardzo ciekawy, bo byłaby to pierwsza w Polsce integracja fotowoltaiki, BIPV na budynku w kształcie kopuły.

Czym jest BIPV ? BIPV (ang. Building Integrated PhotoVoltaic) polega na zastąpieniu standardowych materiałów używanych w budownictwie tj. szkło, blacha, okładziny elewacyjnyjne, modułami fotowoltaicznymi. BIPV może być zastosowane w różnych częściach budynku, począwszy od podłóg, skończywszy na świetlikach dachowych, dachach itp.

Rys.1. Możliwości integracji fotowoltaiki w budownictwie.

Budynek CWK ma bardzo nowoczesną architekturę, składa się z przeszklonej kopuły o powierzchnii 3500 m2 oraz mniejszej kopuły o powierzchni 550 m2. Ze względu na doskonałą lokalizację, 500 m od portu lotniczego Jasionka, będzie on stanowił doskonała wizytówkę naszego regionu i miasta Rzeszów. Warto dlatego zadbać również o funkcjonalność, nowoczesność i walory użytkowe realizowanych rozwiązań, które powinny stanowić awangardę techniczną i wytyczać nowe trendy w budownictwie zrównoważonym.

Rys.2 Wizualizacja CWK od strony północnej. (Źródło: RARR)

Ze względu na optymalne ustawienie kopuł do słońca, brak zacienień oraz wartość nasłonecznienia sięgajaca 1115 kWh/m², która jest jedną z wyższych w naszym kraju, zostało zaproponowane rozwiązanie polegające na zastosowaniu szyb z modułami fotowoltaicznymi. Moduły fotowoltaiczne zastępowałyby tradycyjne selektywne szkło, bez zmiany formy przeszkleń i obciążenia konstrukcji.

Przeprowadzona analiza wskazuje, że w okresie wiosna-lato-jesień ogniwa fotowoltaiczne będą stanowić skuteczny sposób częściowego zacienienia powłoki kopuły. Zmniejszyłoby to istotnie ilość energii cieplnej przenikającej do kubatury przez szkło selektywne i znacznie obniżyłoby koszt eksploatacji urządzeń klimatycznych, które zasilałaby energia elektryczna pozyskana z modułów fotowoltaicznych.

W okresie wiosenno-letnim będzie występowała duża kumulacja energii cieplnej od promieniowania słonecznego. Częściowe zacienienie powierzchni przeszklonej ogniwami fotowoltaicznymi zredukuje znacznie to zjawisko i poprawi komfort użytkowania.

Kluczową rzeczą w przypadku promieniowania słonecznego jest wybranie technologii, która maksymalnie wykorzysta instniejące w danej lokalizacji promieniowanie słoneczne. Dla Rzeszowa zaproponowano rozwiązanie opierające się na modułach na bazie ogniw z krzemu monokrystalicznego.

Ogniwa zostały by tak ułożone aby zacienić ok. 60 % powierzchni szyby przepuszczając do wnętrza tylko 40% światła. Zaproponowano umieszczenie szkła fotowoltaicznego w sześciu pasach kopuły, gdzie kąt nachylenia do słońca jest najbardziej optymalny.

Rys.3 Wizualizacja z wnętrza dużej kopuły z zastosowaniem szyb fotowoltaicznych o przezierności 40% (RECONAL)

Rys.4 Widok z zewnątrz na duża kopułe (RECONAL)

Rys.5 Wizualizacja z wnętrza małej kopuły z zastosowaniem szyb fotowoltaicznych o przezierności 40% (RECONAL)

Korzyści z integracji  fotowoltaiki  na Centrum Wystawienniczo-Kongresowym :
1. Zacienienie poprzez ogniwa monokrystaliczne powierzchni kopuł i ograniczenie dopływu energii elektrycznej do wnętrza kopuł (ochrona przed przegrzaniem)
2. Ograniczenie szkodliwego promieniowania IR i UV
3. Bardzo duże oszczędności z tytułu energii elektrycznej zużytej na klimatyzację i wentylację kubatury. Miesiące między kwietniem a październikiem są najbardziej efektywnym okresem dla fotowoltaiki, stąd idealnie nakłada się on na czas pracy urządzeń klimatyzacyjno-wentylacyjnych.
4. Wytworzenie darmowej energii elektrycznej, która przyczyniłaby się do zmniejszenia kosztów eksploatacji budynku (Obniżenie rachunków za energię elektryczną).
5. Poprawa parametrów akustycznych co może być istotne dla komfortu wewnątrz kopuły.
6. Nowoczesny wygląd i innowacyjność, która doskonale wpisuje się w trend wizerunkowy województwa podkarpackiego, zachowując przy tym bardzo dobre wskaźniki efektywności ekonomicznej.

Na fotowoltaikę zintegrowaną z budynkiem BIPV nie powinno się patrzeć tylko przez pryzmat wygenerowanej energii elektrycznej. Dobrze zaprojektowana instalacja fotowoltaiczna oprócz generacji energii elektrycznej, może doskonale współpracować z systemem klimatyzacji budynku. Dopiero po uwzględnieniu wszystkich aspektów użycia fotowoltaiki, można sporządzić rzetelny zwrot z inwestycji.

W przypadku CWK, zwrot poniesionych nakładów na instalację fotowoltaiczną, nastąpi w ciągu 11 lat bez wsparcia z funduszy ekologicznych.

W przyszłości tego typu rozwiązania będą stosowane w budownictwie. W maju 2010 roku Komisja Europejska przyjęła tzw. przekształconą Dyrektywę 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, która stawia zdecydowanie wyższe wymagania budynkom. Z końcem 2020 roku wszystkie nowe oraz istniejące, poddawane większej renowacji, budynki (budynki użyteczności publicznej już od 2018 roku) będą się charakteryzowały niemal zerowym zużyciem energii.

 Nakład finansowy na inwestycję bez żadnego dofinansowania zwróciłby się po 11 latach i w następnych latach województwo oszczędzałoby na kosztach użytkowania tego obiektu.

Zgłaszają się do nas obecnie inwestorzy, którzy zamontowali na świetlikach standardowe szkło. Chcą oni teraz wymienić je szkło fotowoltaiczne, ponieważ w miesiącach letnich wnętrze budynku za bardzo się nagrzewa i klimatyzacja nie wytrzymuje – mówi Józef Bytnar z firmy Reconal.

Podkarpacie w ostatnich latach włożyło wiele wysiłku w budowę wizerunku województwa w którym inwestuje się w innowacje. Budynek ten mógłby być doskonałym wizerunkiem całego województwa i stanowić doskołe potwierdzenie hasła Rzeszów – stolica innowacji.