Moduły fotowoltaiczne montowane na dachach budynków to te same moduły, jakie przeznaczone są do instalacji montowanych na gruncie. O ile w przypadku instalacji montowanych na gruncie wymiary, kształt a nawet estetyka są parametrami drugorzędnymi o tyle w przypadku dachów domów mieszkalnych estetyka aktualnie proponowanych klasycznych rozwiązań jest mocno dyskusyjna. To, jak zbudowany jest moduł – a co za tym idzie jak wygląda – determinują wymiary ogniw PV oraz technologia jego produkcji. Ogniwa mają taki wymiar, jak płytki krzemowe, z których powstają, a więc są to obecnie kwadraty o boku od 156 mm do 182 mm (więcej o wymiarach ogniw w artykule: „Rozmiary ogniw fotowoltaicznych – trendy rynkowe”). Jeśli wziąć pod uwagę, że moduł zbudowany jest z 60 ogniw kwadratowych lub 120 prostokątnych (half-cut) to kształt i rozmiar modułu to prostokąt o powierzchni od 1,6 m2 do nieco ponad 2 m2. Moduł taki ma ramę aluminiową koloru srebrnego oraz biały tył (plastik zabezpieczający – back sheet).
Pierwszą powszechną modyfikacją, której celem była poprawa estetyki było wprowadzenie czarnych ram oraz czarnego plastiku zabezpieczającego. Moduł taki jest prawie jednolicie czarną taflą w czarnej ramie (tzw. full black). I taki produkt zdecydowanie lepiej wygląda na dachach, które często mają kolor grafitowy bądź czarny.
Moduły takie są jednak nadal wyraźnie widoczne na połaci dachowej ze względu na swój kształt i odsunięcie od powierzchni dachu. Dalsza poprawa estetyki jest możliwa tylko przez zastąpienie typowych modułów nowymi lepiej zintegrowanymi z dachem. Wśród wielu rozwiązań BIPV (Building Integrated Photovoltaics) czyli fotowoltaiki zintegrowanej
z budynkami znowu popularne stają się dachówki fotwowoltaiczne a w przypadku dachów pokrytych blachą dedykowane moduły PV.
Obecnie można zaobserwować, że segment modułów fotowoltaicznych na pokrycia dachowe rozwija się w trzech różnych kierunkach.
Poniżej prezentujemy wybrane rozwiązania dotyczące fotowoltaicznych pokryć dachowych.
- Pierwszy, to pokrycia całkowicie zastępujące istniejące pokrycie, takie jak dachówki czy blacha.
- Drugi, to elementy fotowoltaiczne które są przeznaczone do konkretnego istniejącego pokrycia dachowego, ale skonstruowane tak aby zapewnić najwyższą estetykę, nieosiągalną dla typowych modułów montowanych na konstrukcji nośnej nad powierzchnią dachu.
- Trzeci, to moduły fotowoltaiczne i system montażu skonstruowane tak, aby zapewnić maksimum estetyki.
Przegląd rozwiązań
Dachówki fotowoltaiczne to pomysł sprzed wielu lat. Promowany kiedyś jako pojedyncza dachówka ceramiczna z wbudowanymi dwoma ogniwami PV nie przyjął się na rynku. Dzisiaj wraca mocno zmodyfikowany i jest obecny w ofercie coraz większej ilości firm.
Znanym przykładem jest Solar Roof© firmy Tesla [1]. Pojedynczym elementem składowym dachu są tu dachówki fotowoltaiczne w układzie szkło-szkło. Wymiary jednej dachówki to nawet 15 x 45 cali a moc maksymalna to 75W [1]. Tesla oferuje opatentowany system montażu, a całość zastępuje typowe pokrycie dachowe. Rozwiązanie wyróżnia się wysoką wytrzymałością (jak podaje Tesla 3x większą niż dachówki ceramicznej) oraz estetyką. Sama wytrzymałość wynika z faktu, iż mówimy tutaj o szkle hartowanym w układzie z polimerem zabezpieczającym i ogniwami o podwójnym szkle hartowanym.
Innym znanym dostawcą dachówek fotowoltaicznych jest niemiecka firma SolteQ. [2] Także ta firma stawia na niekonwencjonalną estetykę i duże możliwości personalizacji pokrycia dachowego. Przykładem jest kwadratowa dachówka QUAD40© [2] zbudowana na bazie 9 ogniw PV. Także w tym przypadku opracowano (Rys. 1) system montażu, który dodatkowo pozwala na kilka wariantów ułożenia dachówek ale w oparciu o standardową konstrukcję łat drewnianych. Dachówki mogą być montowane aż w czterech układach geometrycznych.
Rys. 1. Układy montażowe dla dachówek PV firmy SolteQ. Żródło katalog firmy SolteQ [2]
Daje to duże możliwości w dziedzinie estetyki wykonywanego pokrycia dachowego. Pozwala dopasować moduły do charakteru budynku, jak również do nietypowych rodzajów dachów. Ponadto dachówki występują w kilku kolorach i mogą być zbudowane zarówno na bazie ogniw z krzemu polikrystalicznego jak i monokrystalicznego.
Wymiary prezentowanej dachówki to 54 cm x 54 cm. Moc maksymalna to 44Wp (dla wersji premium), a do budowy użyto 9 ogniw z krzemu monokrystalicznego. Ciężar tak wykonanego pokrycia dachowego to 14 kg/m2 [2]
Elementy fotowoltaiczne przeznaczone do wykonywania estetycznych pokryć dachowych można znaleźć także w ofercie polskich przedsiębiorstw z branży produkcyjnej systemów PV. Jednym z nich jest FOTTON. Przykładem jest dachówka solarna FOTTON ST55M6-20C [3].
Rys. 2. Dachówka solarna Fotton ST55M6-20C. Źródło: materiały firmy FOTTON [3]
Konstrukcja tej dachówki solarnej pozwala na jej montaż w miejsce typowych, dachówek ceramicznych, w standardzie wysokości 420 mm. W przeciwieństwie do prezentowanych powyżej rozwiązań nie jest tu konieczny specjalny system montażu. Dachówkę solarną mocuje się dokładnie tak samo, jak typową dachówkę ceramiczną. Wymiary prezentowanej dachówki to 90,5 cm x 40,5 cm. Moc maksymalna to 55W, a do budowy użyto 10 ogniw half cut z krzemu monokrystalicznego. Ciężar tak wykonanego pokrycia dachowego to niespełna 11 kg/m2 [3].
Kolejną firmą, która ma w swej ofercie oryginalne elementy pokryć fotowoltaicznych, jest firma Brass. Jest to znany dostawca dachówek. W swojej ofercie ma panel Brass PV Premium© [4]. Jest to moduł przeznaczony do zastąpienia istniejących pokryć wykonanych
w oparciu o ceramiczne dachówki płaskie. O innowacji produktu świadczy możliwość pełnej integracji z połacią dachową. Ponadto panele Brass oferują przy tym ponad przeciętną formę wizualną. Warto dodać, że PV Premium otrzymał prestiżową nagrodę w dziedzinie wzornictwa przemysłowego Red Dot Design Award [4].
Rys. 3. Moduły dedykowane do pokryć z dachówki - Brass Premium©. Źródło materiały informacyjne firmy Brass. [4]
Wymiary prezentowanego panelu na dachówkę to 182,5 cm x 45,5 cm. Moc maksymalna to 105 W, a do budowy użyto 22 ogniwa 156 x 156 mm2. Ciężar tak wykonanego panelu dachowego to niespełna 10 kg [4].
Jeszcze inny rodzaj fotowoltaicznego pokrycia dachowego ma w swej ofercie grupa UNIMOT, która w lipcu zeszłego roku uruchomiła produkcję modułów fotowoltaicznych
w fabryce PZL Sędziszów [5]. Wyróżniającym się produktem jest system montażu paneli PV, tak aby instalacja fotowoltaiczna tworzyła estetyczną połać mimo użycia typowych modułów PV.
Rys. 4. Moduły i system montażu firmy Unimot opracowany we współpracy z GSE INTERNATION i FAKRO. Źródło materiały UNIMOT [5]
System został opracowany przy współpracy z GSE INTEGRATION i FAKRO, pozwala także na estetyczne łączenie z okami dachowymi [5].
Jak widać – na powyższych przykładach - dachówki i pokrycia fotowoltaiczne są ciągle rozwijane. Dominują trzy wymienione kierunki. Czas pokaże, które z rozwiązań zyska przewagę na coraz bardziej wymagającym rynku fotowoltaicznym.
---
W artykule wykorzystano ogólnodostępne dostępne materiały ze stron producentów i dostępnych katalogów
[1] https://www.tesla.com/solarroof
[2] „SolteQ-SolarRoof - The Roof of the Future: ... a Roof for Generations”, Main catalog 2021, SolteQ-SolarRoofs 2.8, www.TheSolarroof.eu + www.SOLTEQ.eu
[3] Materiały firmy FOTTON, karta katalogowa „FOTTON ST55M6-20C Dachówka solarna” www.fotton.pl
[4] „Systemy Energooszczędne Brass”, BMI Brass Sp. z o. o., brass.com.pl
[5] „Uruchomienie produkcji polskich paneli fotowoltaicznych Grupy UNIMOT w fabryce PZL Sędziszów”, 5 sierpnia 2021, BIURO PRASOWE UNIMOT S.A.