پایلوتی در بخارست نشان میدهد پنجرههای فتوولتائیک نیمهشفاف میتوانند مستقیماً و بدون اینورتر یا باتری، آبگرمکن یک آپارتمان را با جریان مستقیم تغذیه کنند و آب گرم را بهعنوان ذخیره انرژی نگهدارند.
نحوه عملکرد سیستم
شیشههای فتوولتائیک نصبشده روی بالکن رو به جنوب برق DC تولید و مستقیماً به عنصر گرمایشی یک آبگرمکن الکتریکی متصل میکنند. کنترلر زمانی که تابش خورشید کاهش یابد، تغذیه را به شبکه AC سوئیچ میکند تا ترموستات آبگرمکن نسبت به نقطه تنظیم شده عمل کند. در این راهکار هیچ اینورتر یا باتری الکتروشیمیایی بین پنجرهها و عنصر گرمایشی قرار ندارد؛ بنابراین بخش PV به شکل خارج از شبکه عمل کرده و برق تولیدی به شبکه تزریق نمیشود.
مشخصات فنی و پیکربندی نصب
- محل نصب: بالکن شیشهای رو به جنوب
- تعداد پنجرهها: 11 واحد شیشه فتوولتائیک
- ظرفیت نامی کل پوشش شیشهای: حدود 845 Wp (مقدار اولیه 683 Wp بعداً اصلاح شد)
- نوع اتصال: مستقیم به عنصر گرمایشی آبگرمکن، بدون اینورتر یا باتری
نتایج اندازهگیری در دو دوره متوالی (هر دوره اکتبر–سپتامبر)
عملکرد واقعی در دو دوره متوالی ثبت شد. هر دو دوره بهدلیل غیاب خانواده برای حدود یک ماه در سال عملاً نمایانگر تقریباً 11 ماه استفاده واقعی هستند:
- دوره 2023–2024: تحویل 446 کیلوواتساعت به آبگرمکن، معادل 46.7% از نیاز آب گرم سالانه یک خانوار چهار نفره.
- دوره 2024–2025: تولید 462 کیلوواتساعت، معادل 43.7% از نیاز همان خانوار.
مزیت کلیدی: آبگرمکن به عنوان باتری حرارتی
یکی از چالشهای سیستمهای پلاگاین بالکنی، عدم تطابق زمانی بین تولید خورشیدی و مصرف لحظهای داخل واحد آپارتمانی است. در نمونه یادشده، آبگرمکن نقش ذخیرهگر گرمایی را ایفا میکند؛ توان خورشیدی را دریافت و به گرما تبدیل میکند و آب گرم را برای استفاده در ساعات دیگر نگه میدارد. این روش نیاز به باتری الکتروشیمیایی را حذف میکند و امکان افزایش خودمصرفی انرژی خورشیدی را فراهم میسازد.
مقایسه با برآوردهای مرجع
سازمان محیطزیست آلمان (UBA) برای یک سیستم پلاگاین 800 W عمودی رو به جنوب حدود 532 کیلوواتساعت تولید سالانه و تقریباً 45% خودمصرفی بدون باتری برآورد کرده است. در پروژه بخارست، نتایج تولید و خودمصرفی در محدوده مشابهی قرار دارد و نشاندهنده کارایی عملی این رویکرد است.
ویژگیهای متمایز پنجرههای فتوولتائیک
پنجرههای فتوولتائیک نیمهشفاف علاوه بر تولید برق، کنترل تابش خورشید و کاهش بار خنککننده داخل ساختمان را نیز برعهده دارند. عوامل موثر بر عملکرد شامل شفافیت شیشه، درصد جذب نور، ابعاد پنجره و مشخصات حرارتی آنهاست. این ویژگیها در محاسبات بار سرمایشی و گرمایی و در تعیین بازده کلی سیستم باید لحاظ شوند. برای مرور کلی فناوری میتوان به صفحه Photovoltaics در ویکیپدیا مراجعه کرد.
پیامدها برای آپارتمانها و سیاستگذاری شهری
کاربرد پنجرههای فتوولتائیک در نما یا بالکن به ویژه در ساختمانهای بدون دسترسی به بام، میتواند سهم قابلتوجهی از نیاز آب گرم واحدها را تامین کند. منافع اصلی عبارتاند از:
- کاهش مصرف برق شبکه برای آب گرم
- کاهش هزینه و پیچیدگی با حذف نیاز به اینورتر و باتری
- افزایش خودمصرفی خورشیدی در سطح واحدهای مسکونی
- کاهش بار سرمایشی در تابستان بهعنوان نتیجه کنترل تابش
برای گسترش این راهکار لازم است چارچوبهای قانونی، استانداردهای نصب، قراردادهای مالکیتی و دستورالعملهای ایمنی در ساختمانهای چندواحدی تدوین و اجرایی شود تا نصب و بهرهبرداری ایمن و اقتصادی تضمین شود.
سؤالات باز و نیاز به پژوهش بیشتر
دادههای دو ساله امیدوارکنندهاند، اما هنوز پرسشهایی درباره هزینه کل مالکیت، دوام مواد فتوولتائیک در شرایط اقلیمی مختلف، نگهداری بلندمدت و الزامهای ایمنی باقی است. مطالعات مقایسهای با پنلهای سقفی، سیستمهای پلاگاین و راهکارهای مبتنی بر باتری به روشن شدن جنبههای اقتصادی و زیستمحیطی کمک خواهند کرد.
جمعبندی: پنجرههای فتوولتائیک نیمهشفاف میتوانند بهعنوان راهکاری عملی برای افزایش دسترسی به انرژی خورشیدی در آپارتمانها عمل کنند، بهویژه اگر آبگرمکن بهعنوان ذخیره حرارتی مورد استفاده قرار گیرد. برای تبدیل این تجربههای پایلوت به راهحلهای مقیاسپذیر، استانداردسازی، سیاستگذاری حمایتی و ارزیابیهای اقتصادی ضروری است.
