В России становится все более популярной тема установки солнечных батарей на фасадах зданий. Проектировщики и установщики сталкиваются с рядом проблем, которые в большей части уже проявились в европейских странах, где BIPV (Building Integrated PhotoVoltaics) используется уже давно.
Поскольку первые поколения интегрированных в здания фотоэлектрических систем в Европе работают уже много лет, исследователи и отраслевые игроки только начинают изучать долгосрочные реалии технического обслуживания, совместимости и ремонта.
По всей Европе первое и второе поколения интегрированных в здания фотоэлектрических (BIPV) в настоящее время достигают возраста, когда техническое обслуживание, реконструкция и замена компонентов становятся неизбежными эксплуатационными вопросами. В то же время дискуссии о европейской политике в отношении круговорота и эффективности использования ресурсов подчеркивают долгосрочную работоспособность системы. В рамках нескольких текущих европейских исследовательских проектов, включая SPHINX и EVERPV, проводятся исследования, чтобы лучше понять технические, экономические и нормативные барьеры, которые в настоящее время ограничивают пути ремонта и переработки для интегрированной фотоэлектрической энергии зданий.
В Европе BIPV, использующая интегрированные в здание фотоэлектрические продукты, такие как плитка, черепица и вентилируемые фасады, является небольшим, но неуклонно растущим сегментом рынка фотоэлектрических систем с начала 2000-х годов. Даже если основная категория продуктов не расширилась коренным образом за последние 20 лет, произошли значительные улучшения в технических характеристиках и производительности, простоте интеграции и освоении рынка. Системы первого поколения с установленными на крыше продуктами BIPV приближаются к концу своего теоретического срока действия 20 или 30 лет, и большие объемы вступят в фазы, требующие лечебного обслуживания в ближайшие годы. В то время как требования к техническому обслуживанию с большей вероятностью исходят из компонентов, отличных от самого модуля или ламината, таких как кабели, развязки и водонепроницаемость, сочетание ограничений форм-фактора и специализированных структур поддержки и интеграции означает, что ремонт является отдельной проблемой.
Европейские стандарты, такие как EN 50583 и IEC 63092, явно обрамляют модули BIPV в качестве строительных изделий, отвечающих требованиям как PV, так и строительной продукции, включая механическую стойкость, пожарную безопасность, водонепроницаемость и долговечность. Системы BIPV действуют как крыши, фасады, световые люки, затеняющие устройства или навесные стены, а также генерируют электричество. Эта двойная функциональность изменяет логику обслуживания, потому что неисправный модуль BIPV может вызвать вмешательство здания, а не простой электрический ремонт.
Модуль на крыше, прикладной к строительству, как правило, может быть заменен относительно быстро, если совместимый модуль замены все еще может быть получен, потому что обычный фотоэлектрический модуль на крыше следит за той же эволюцией технологии модуля, чем рынок коммунального и промышленного и промышленного (C & I), причем основным отличием является использование модульных систем интеграции стопорных. BIPV, однако, одновременно развивался в другом направлении, с более медленной адаптацией технологии фотоэлектрических элементов и индивидуальными продуктами, разработанными для удовлетворения требований широкого спектра архитектурных проектов и типологий зданий, особенно в приложениях фасада.
Построение долгосрочной совместимости с продуктами BIPV
Главной задачей является совместимость. Восстановимость в системах, использующих продукты BIPV, сильно ограничена тем, что можно охарактеризовать как «форм-факторная блокировка». Многие продукты BIPV разработаны с учетом конкретных архитектурных требований, включая размеры, прозрачность, цвет, монтажные интерфейсы, состав стекла и электрическую конфигурацию. После установки эти системы могут потребовать почти идентичных продуктов для замены десятилетий спустя, чтобы поддерживать как соответствие здания, так и эстетическую преемственность. Европейские системы технического утверждения уже отражают этот вопрос. Во Франции, например, технические разрешения ATEC поставляются для очень конкретной комбинации модуля, системы монтажа, размеров и условий реализации, что означает, что даже умеренные изменения конструкции могут аннулировать первоначальную утвержденную конфигурацию, потенциально влияя на застрахование здания.
Анализ показывает, что гарантии от европейских производителей модулей и продуктов BIPV обычно оставляют за собой право заменить испортившиеся модули «эквивалентными продуктами, доступными на момент подачи заявления», а не идентичными продуктами, неявно признавая, что точная взаимозаменяемость не может быть гарантирована в течение длительного срока службы зданий. Для многих стареющих систем BIPV проблема заключается не в том, работает ли модуль, а в том, существует ли совместимая замена.
Как восстановление может стать экономически жизнеспособным?
Франция установила около 300 000 систем, использующих продукты BIPV, в основном встроенные системы крепления, в период с 2006 по 2014 год. Опрос французских предпринимателей и специалистов по ремонту показывает, что основные препятствия для ремонта систем, интегрированных в здания, часто являются экономическими и договорными, а не чисто техническими. Экономические и страховые проблемы, связанные с экономическими показателями, являются одними из наиболее повторяющихся тем в ответах на поддержку. Респонденты неоднократно ссылались на высокую стоимость частичного ремонта по сравнению с полным перезапуском, особенно там, где требуются строительные леса, диагностика, перемонтаж и вмешательство фасада.
Страхование и гарантийная преемственность также стали основными проблемами. Несколько обслуживающего персонала указали, что замена изолированных компонентов может создать неопределенность в отношении десятилетнего обязательного страхования ответственности за водонепроницаемость (decennale) на крышах, соответствия системы ATEC и страхового покрытия зданий после вмешательства. Другие отметили, что старые системы часто страдают от устаревания компонентов, что затрудняет поиск электрических и механически совместимых сменных модулей без перепроектирования более крупных частей установки.
В ходе обследования также были выявлены барьеры, которые более специфичны для систем, использующих интегрированные фотоэлектрические продукты, такие как системы на крыше, подпадающие под французское определение BIPV. Несколько респондентов сообщили, что владельцы зданий часто теряют уверенность в способности системы поддерживать функцию строительной оболочки после появления дефекта, особенно в случаях, связанных с проникновением воды в интегрированные кровельные системы. Сбои гидроизоляции, наборы для интеграции старения и неопределенность в отношении долгосрочной производительности неоднократно были связаны с решениями о замене целых систем, а не ремонте изолированных компонентов.
Пользователи также указали на отсутствие структурированных каналов реконструкции и ограниченную доступность заменяющих компонентов, предполагая, что более широкая экосистема ремонта для BIPV остается недостаточно развитой. Интересно, что профессионалами, которые чаще указывали на ремонт систем, также были профессионалы с более обширными профессиональными фотоэлектрическими сетями. Вместе эти результаты свидетельствуют о том, что для повышения долгосрочной ремонтопригодности BIPV потребуется не только более долговечные продукты, но и более совершенные стратегии совместимости, более сильные сети технического обслуживания и более четкие рамки страхования и гарантий.
Переосмысление гарантий и путей ремонта
В то время как владельцы систем в конечном итоге решают, отремонтировать, заменить или вывести из эксплуатации неудачную установку, производители и установщики сильно формируют доступные опции. Обзор гарантийных условий для продуктов BIPV, продаваемых в Южной Европе, показывает, что производители обычно сохраняют контроль над средством, применяемым к дефектным продуктам, решая, что системы ремонтируются, заменяются или финансово компенсируются. Во многих случаях гарантии охватывают только сам компонент замены, исключая или лишь частично покрывая рабочую силу, транспортное оборудование, демонтаж или восстановление гидроизоляции. Это различие имеет решающее значение, потому что в BIPV затраты на интервенции часто обусловлены гораздо большей логистикой сайта, чем стоимостью самого модуля.
Для систем, интегрированных в здания, замена модуля иногда является самой простой частью ремонта. Замена интегрированного в фасад или крышу модуля может потребовать строительных лесов, временной защиты от непогоды, демонтажа окружающих строительных элементов, специализированных операций остекления и процедур электробезопасности для поддержания соответствия требованиям страхования, безопасности и эффективности зданий. В некоторых контекстах, особенно во Франции, схемы вознаграждения, связанные с льготными тарифами BIPV, ограничивают степень, в которой системы могут быть изменены, сохраняя при этом право на тарифы. Если совместимые продукты замены недоступны, производители могут столкнуться с очень ограниченными вариантами ремонта.
Предварительный технологический анализ, проведенный в рамках проекта Horizon Europe SPHINX, показывает, что затраты на интервенции в размере нескольких тысяч евро являются общими даже для относительно небольших систем, особенно там, где доступность затруднена. Тем не менее, надежные сравнительные данные о реальных затратах на ремонт, доступ к ним и вмешательством в реальном мире остаются крайне ограниченными по всей Европе, особенно для стареющих интегрированных систем.
Таким образом, текущая исследовательская деятельность направлена на то, чтобы лучше документировать, как трудовые ограничения, ограничения доступа, расходы на страхование влияют на решения о ремонте на практике. В этих условиях ремонт быстро становится экономическим, а не техническим вопросом.
Несколько обслуживающего персонала, опрошенных в рамках проекта SPHINX, указали, что только меры по строительству и гидроизоляции могут превышать остаточную экономическую ценность продолжающегося производства электроэнергии для стареющих небольших интегрированных систем на крыше. Поэтому, когда нет непосредственных проблем с безопасностью или функцией здания, вывод из эксплуатации или полное перенаправление может стать финансово более привлекательным, чем частичный ремонт.
На практике ключевой вопрос редко заключается в том, является ли ремонт технически возможным, но готов ли какой-либо субъект взять на себя операционные, финансовые и страховые риски, связанные с его проведением. Текущие гарантийные конструкции и методы технического обслуживания часто отдают приоритет быстрому восстановлению производства и договорной ясности по сравнению с ремонтом на уровне компонентов.
Сохранение совместимости через цифровую непрерывность
Поскольку совместимость в течение нескольких десятилетий может стать одним из основных барьеров ремонтопригодности, производители все чаще изучают стратегии цифровой непрерывности. Для архитектурно уникальных систем цифровые архивы могут сохранять размеры, состав остекления, цветопередачу, уровни прозрачности, монтажные интерфейсы и электрические характеристики, что позволяет воспроизводить замену продуктов даже после исчезновения оригинальной производственной линии. Этот подход напрямую устраняет один из основных барьеров ремонтопригодности, выявленных в BIPV: невозможность поиска визуально и электрически совместимых замен спустя годы после установки.
Новые виды солнечных модулей для BIPV
Инновационные архитектуры модулей, такие как матричная черепица, также могут улучшить долгосрочную ремонтопригодность за счет снижения зависимости от фиксированных электрических форматов. Обычные фотоэлектрические модули сильно ограничены требованиями к напряжению и текущей совместимости, что затрудняет замену, когда старые технологии солнечных элементов исчезают с рынка. Архитектуры на основе матрицы обеспечивают большую гибкость в электрической конфигурации, потенциально позволяя замещающим элементам воспроизводить устаревшие электрические характеристики с использованием более новых ячеек и технологий производства. Такая адаптивность может помочь поддерживать совместимость с существующими инверторами и цепочками солнечных панелей, избегая при этом полной замены системы.
Долговечность имеет значение
Многие системы BIPV первого поколения остаются структурно функциональными даже при снижении их электрической производительности или когда происходят изолированные сбои. Тем не менее, без экономически жизнеспособных путей восстановления, в противном случае исправные системы рискуют преждевременным выводом из эксплуатации и заменой. Ремонт и повторное использование могут в конечном итоге стать столь же важными, как и переработка. Тем не менее, пути повторного использования для BIPV по-прежнему ограничены ограничениями сертификации, требованиями к страхованию, отсутствием стандартизированных процедур тестирования для повторно используемых модулей и трудностями с гарантией долгосрочного соответствия строительного ограждения после реинтеграции в здания.
В этом контексте будущие европейские продукты BIPV, возможно, должны быть разработаны не только для эффективности и эстетики, но и для ремонтопригодности, прослеживаемости и совместимости с длительными жизненными циклами зданий.
Вопросы, связанные с ремонтопригодностью, все еще возникают, и многие из операционных практик, страховых рамок и путей восстановления, которые могут в конечном итоге поддерживать интегрированные фотоэлектрические системы длительного срока службы, остаются в стадии разработки. По всей Европе производители, сопровождающие, страховщики, исследователи и специалисты по зданиям начинают изучать, как будущие системы BIPV могут улучшить адаптивность, цифровую прослеживаемость и долгосрочные стратегии обслуживания с этапа проектирования.
В рамках этой текущей работы Институт Беккереля и партнеры по проекту продолжают собирать обратную связь на местах и оперативные данные от производителей, монтажников и специалистов по техническому обслуживанию, чтобы лучше количественно оценить методы ремонта, затраты на вмешательство и долгосрочные пути обслуживания систем BIPV.
Авторы: Mélodie de l’Epine, Научно-инновационные проекты, Институт Беккереля и Хосе М. aВега де Сеоан, управляющий директор Института Беккереля Эспаньи.
Финансируемый Европейским Союзом в рамках Horizon Europe, Грантовое соглашение No. 101136094 — СФИНКС и No. 101122208 — ЭВЕРВВ. Однако мнения и мнения являются только автором (авторов) и не обязательно отражают мнения Европейского союза или CINEA. Ни Европейский союз, ни предоставляющий право не несут ответственности за них.
Институт Беккереля — стратегическая консалтинговая компания и прикладные научно-исследовательский институт, специализирующийся на солнечной фотоэлектрической и энергетической передаче. Основанная в Брюсселе в 2014 году с региональными офисами во Франции, Италии и Испании, компания предоставляет стратегические консультации компаниям, государственным органам и международным организациям во всех сегментах цепочки создания стоимости PV. Институт Беккереля является признанным партнером в европейских и международных исследовательских программах.
Прочитано 30 раз(а)