«СОЛНЕЧНЫЕ» КРОВЛИ - ПЕРСПЕКТИВНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ПОВЫШЕНИЯ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ

Зельманович Я.И., 2012

| 1 | 2 | 3 |

Толчком к повсеместному развитию солнечной энергетики в развитых странах явилось появление в начале нашего века так называемых интегрированных фотоэлектрических строительных материалов (ИФЭМ), которые используются для замены обычных строительных материалов в различных ограждающих конструкциях, таких как крыша, окна или фасады.

Преимуществом ИФЭМ по сравнению с неинтегрированными системами (состоящими из обычных строительных материалов, на которых монтируются солнечные батареи) является значительное снижение первоначальных затрат и сметной стоимости строительства/ремонта «в деле». Кроме того, поскольку ИФЭМ являются неотъемлемой частью конструкции здания, то они, как правило, лучше вписываются в архитектурный облик здания и эстетически более привлекательны, чем традиционные солнечные системы. Эти преимущества делают ИФЭМ одним из самых быстро растущих сегментов фотоэлектрической промышленности.

Применительно к кровле используются следующие виды ИФЭМ:

для плоских кровель - рулонные полимерные материалы (мембраны) с интегрированными тонкопленочными фотоэлементами;
для скатных кровель – фотоэлектрические модули в виде нескольких черепиц и т.н. «солнечная» черепица («солнечный шинглс»).

Широкое использование «фотоэлектрических» рулонных кровельных материалов стало возможным после появления технологии производства тонкопленочных фотоэлементов толщиной 1-2 мкм, например, т.н. CIS(селениды меди и индия)–модулей или CIGS(селениды меди, индия, галлия)–модулей. В настоящее время промышленность способна производить модули размерами до 2 и более кв.м, практически любого цвета и с разной фактурой поверхности, в т.ч. в виде рулонов. Такие модули легко наносятся на практически любую подложку, например, на поверхность кровельных мембран из ПВХ, ТПО или ЭПДМ (рис.4) и способны генерировать высокую электрическую мощность.

Рис. 4. Производство интегрированной кровельной мембраны “Solar Roof” на предприятии “Solar Integrated” (подложка - мембрана “Sarnafil” компании “Sika”, фотоэлектрические модули производства “United Solar Ovonic”; источник /6/)

Важнейшим преимуществом гибких тонкопленочных фотоэлектрических систем является их низкий вес (4,9 кг/кв.м), вследствие чего нагрузка на кровлю снижается более чем в 5 раз по сравнению с классическими солнечными батареями /6/. Укладка таких материалов на кровлю осуществляется по обычной технологии (рис.5), после чего требуется только подсоединить фотоэлементы к энергосистеме здания (через преобразователь постоянного тока в переменный).

Рис.5. Устройство кровли из ПВХ-мембраны, интегрированной с тонкопленочными фотоэлементами (источник: /6/)

Кроме того гибкие фотоэлектрические модули могут быть нанесены и на жесткие субстраты, например, на плоские металлические кровельные листы или металлическую черепицу.

«Солнечная», или фотолектрическая. черепица, внешне напоминающая обычную гибкую битумную черепицу («шинглс»), была впервые выпущена “Dow Chemical Company” /8/ . В настоящее время в США, Западной Европе, Японии производится несколько видов «солнечной» черепицы, в том числе в виде жесткого модуля величиной с обычную черепицу, полужестких конструкций, содержащих несколько кремниевых солнечных батарей, которые размером больше обычной черепицы, и, наконец, новые системы, использующие различные тонкопленочные фотоэлементы, которые соответствуют обычной черепице как по размерам (12х86 см), так и по гибкости (рис.6).

Рис.6. «Солнечный шинглс» производства компании “Dow Chemical”

«Солнечная» черепица достаточно легко монтируется на кровле (рис. 7): устройство кровли из шинглс с тонкопленочными модулями на обычном коттедже выполняется одним-двумя кровельщиками за 10-12 часов.

Рис.7. Монтаж «солнечного» шинглса

Долговечность кровель из таких материалов составляет 30-40 лет; крупные строительные компании дают 25-летнюю гарантию на выполненные ими «солнечные» кровли.

С 2006 г. компания “Solarcentury” производит кровельную черепицу /8/, которая под воздействием лишь дневного света преобразует солнечную энергию как в электрическую, так и в тепловую. Таким образом впервые в мире реализована идея создать крышу, полностью изготовленную из элементов преобразования солнечной энергии. Подобная крыша уже установлена на комплексе зданий St. James.