Rakennuksien julkisivuihin integroidut aurinkopaneelit

Abstract

Aurinkoenergia on yksi tärkeimmistä tavoista tuottaa uusiutuvaa ja puhdasta energiaa, kun vähennetään fossiilisia energialähteitä ilmastonmuutoksen estämiseksi. Aurinkopaneeleihin liittyviä tutkimuksia julkaistaan yhtä enemmän, mihin liittyy kasvava kiinnostus uusiutuvien energialähteiden käytöstä. Yksi sovellustapa on aurinkopaneelien integroiminen rakennuksiin. Niitä voidaan integroida rakennuksien eri osiin, kuten kattoihin ja julkisivuihin. Julkisivuihin integroitaville aurinkopaneeleille eduksi on, että ne eivät estä auringonvalon pääsyä sisätiloihin asuinrakennuksissa ja erityisesti korkeissa taloissa seinien pinta-ala on suurempi kuin katolle integroitaessa. Integrointi julkisivuun tarjoaa myös energiatehokkaan vaihtoehdon, sillä tuotetulla energialla voidaan kattaa rakennuksien energiakustannuksia. Lisäksi julkisivuun integroitavat paneelit sulautuvat paremmin arkkitehtuuriin kuin perinteiset telineisiin asennettavat aurinkopaneelit. Julkisivuihin asennettavat aurinkopaneelit ovat kuitenkin vain 20 % integroitavien aurinkopaneelien markkinoista. Tutkielmassa tarkastellaan kirjallisuuskatsauksena rakennuksiin integroitavia aurinkopaneeleja ja pohditaan integroinnin vaikutusta paneelien käyttölämpötiloihin. Lisäksi tutkielmassa tarkastellaan markkinoilla olevia ja kehittyviä jäähdytysjärjestelmiä sekä pohditaan tulevaisuuden näkymiä. Tehdyn kirjallisuuskatsauksen perusteella rakennuksiin integroitujen aurinkopaneelien lämpötila nousee verrattuna muihin asennusratkaisuihin, kuten telineasennukseen. Seurauksena paneelin hyötysuhde ja teho laskevat huomattavasti verrattuna STC-olosuhteisiin. Aurinkopaneelin hyötysuhde laskee 0,3–0,5 % jokaista optimaalisen käyttölämpötilan ylittävää celsiusastetta kohden. Jäähdyttämällä voidaan siten nostaa aurinkopaneelien tehoa ja hyötysuhdetta. Jäähdytysjärjestelmään vaikuttaa käyttötarkoitus ja ilmasto, koska ne siirtävät lämpöä eri tavoin ja vaikutus tehokkuuteen ovat erilaiset. Rakennuksiin integroiduissa aurinkopaneeleissa on yleistä käyttää passiivista ilmajäähdytysjärjestelmää, koska suhteelliset kustannukset ovat alhaiset. Lisäksi vesijäähdytysjärjestelmät voivat yleistyä tulevaisuudessa, sillä ne osoittavat lupaavia tuloksia ja etuja ääriolosuhteissa. Tulevaisuudessa on myös mahdollista hybridijäähdytysjärjestelmien yleistyminen ilmaston ääriolosuhteiden yleistymisen vuoksi. Vain yksi jäähdytysjärjestelmäratkaisu ei riitä optimoimaan aurinkopaneelien käyttölämpötilaa, jos ilmankierto estyy olosuhteiden vuoksi. Jäähdytysjärjestelmiä käytetään, jotta aurinkopaneelin käyttölämpötila pysyy optimaalisena ja tehokkuus vakaampana.