Việc sản xuất năng lượng của các tòa nhà tích hợp quang điện là cần thiết và là chìa khóa để các thành phố ít nhất có thể tự cung tự cấp về năng lượng.
Bảy tỷ người sẽ sống và làm việc tại các khu đô thị vào năm 2050 và nhu cầu năng lượng cho tất cả những người này sẽ rất lớn. Việc sản xuất điện năng lượng mặt trời của các tòa nhà tích hợp quang điện là cần thiết và là chìa khóa để các thành phố ít nhất có thể tự cung tự cấp về năng lượng. Sự phát triển nhanh chóng của các thế hệ pin năng lượng mặt trời với hiệu quả ngày càng cao giúp tăng cường khả năng ứng dụng vào các công trình cao ốc tích hợp quang điện, mang đến cơ hội tuyệt vời cho các nhà cung cấp vật liệu lợp mái nhà và các công ty xây dựng.
Hơn một nửa dân số của hành tinh ngày nay đang sống trong các khu đô thị. Con số này sẽ tăng lên 75% trong 30-35 năm tới. Điều đó có nghĩa là bảy tỷ người sẽ sống ở các khu vực đông đúc hoặc thưa thớt hơn, tất cả đều cần chỗ ở, thực phẩm – và rất nhiều năng lượng.
Có một điều dễ nhận thấy là các thành phố lớn trong tương lai không thể dựa hoàn toàn vào khối năng lượng được sản xuất ở xa. Bên cạnh những hạn chế về cung ứng, tổn thất năng lượng trong truyền tải, nguy cơ mất kết nối, vấn đề an ninh và tất nhiên là các vấn đề môi trường.
Có một cuộc thảo luận về việc phân phối nguồn điện, tìm kiếm sự cung cấp điện từ nhiều nguồn nhỏ. Cuộc thảo luận này cần phải được khuyến khích. Chúng ta đơn giản chỉ là không thể giải quyết những thách thức năng lượng trong tương lai bằng các giải pháp năng lượng của ngày hôm qua.
Các cuộc thảo luận về phân phối năng lượng cho đến nay chủ yếu tập trung vào các nhà máy điện nhỏ địa phương, năng lượng khu vực, các “lưới điện thông minh” phân phối điện hiệu quả hơn, vv. Đó là điều tốt. Nhưng chúng ta cũng phải nói về tiềm năng sản xuất điện trong nước từ năng lượng tái tạo bởi người dùng cuối trên một quy mô nhỏ, mang tính cá nhân tiêu thụ tất cả năng lượng này.
Những người dùng cuối có điểm chung gì? Vâng, tất cả họ đều cần một mái nhà trên đầu họ, tại nhà và tại nơi làm việc. Những mái nhà có thể sản xuất năng lượng tái tạo! Vì vậy, ngành công nghiệp xây dựng có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết những thách thức năng lượng của các thành phố lớn.
Nhìn vào hình ảnh trên không của một thành phố và bạn sẽ thấy khu vực có mật độ bao phủ bởi các tòa nhà – đi khắp các tuyến đường và các khu vực giải trí. Tất cả các tòa nhà – nhà ở, chung cư, nhà để xe, văn phòng, nhà máy, trường học và các tòa nhà thành phố của tất cả các loại – đều có mái. Bước phát triển mới trong năng lượng mặt trời đã làm thay đổi tất cả những mái nhà đó – và thậm chí cả những bức tường – trong việc hấp thu năng lượng mặt trời khổng lồ và đầy tiềm năng.Điện sản xuất bởi “mái nhà năng lượng mặt trời” có thể được sử dụng để sưởi ấm, làm mát, chạy máy móc văn phòng hoặc thậm chí đưa trở lại lưới, mang lại tiền cho chủ sở hữu tòa nhà.
Cái mà tôi gọi là “mái nhà năng lượng mặt trời” chính xác là các công trình, cao ốc tích hợp quang điện, một trong những phân khúc phát triển nhanh nhất của ngành công nghiệp quang điện. Vật liệu quang điện được sử dụng để thay thế (hoặc được thêm vào) vật liệu xây dựng thông thường không chỉ ở mái nhà mà còn ở cửa sổ trần và mặt tiền/tường. Chúng có thể được tích hợp vào việc xây dựng các tòa nhà mới như một nguồn chính hoặc phụ trợ của nguồn điện và các tòa nhà hiện tại có thể được trang bị thêm với công nghệ tương tự.
Các tấm pin năng lượng mặt trời silicon truyền thống có hiệu quả nhưng cứng, dày và nặng, rất lý tưởng cho các công viên năng lượng mặt trời lớn ở các khu vực dân cư thưa thớt nhưng không phải trong khu vực thành phố đông đúc. Chúng quá nặng đối với hầu hết các mái nhà. Tuy nhiên, pin (màng mỏng) năng lượng mặt trời làm từ một loại hợp kim đồng-indi, gali và selen (CIGS) rất mỏng, nhẹ và linh hoạt. Chúng có thể không cần khung bọc đỡ và có thể uốn cong nên rất lý tưởng cho các tòa nhà và các cấu trúc không bằng phẳng, yếu và di động khác.
Các cơ hội kinh doanh của thế hệ pin màng mỏng năng lượng mặt trời được phát triển nhanh chóng kể từ khi chúng ngày càng trở nên hiệu quả. Một nhà cung cấp tấm pin mặt trời mỏng để sản xuất thiết bị người Thụy Điển đã quản lý để nâng cao hiệu quả khẩu độ (khu vực hấp thu năng lượng trên tấm pin năng lượng mặt trời) từ 6% bốn năm trước lên 11% hai năm trước đây và phá vỡ kỷ lục 17% hiện nay bằng cách sử dụng phương pháp khô hoàn toàn, quy trình chân không, nơi tất cả các lớp được liên kếtt phương pháp phun.
Một văn phòng, trường học, cơ sở lưu trữ hoặc nhà máy với một rood phẳng trong một quốc gia Địa Trung Hải như Ý hàng năm có thể mang lại 1.250 kWh từ mỗi kW cài đặt, với chi phí sản xuất 5,6 cent euro (7,2 cent Mỹ). Chi phí sản xuất sẽ giảm nếu mái nghiêng được, lên đến 20% cho một góc 35 độ tối ưu. Chi phí sản xuất rõ ràng sẽ cao hơn ở các nước lạnh hơn và thấp hơn ở các nước gần xích đạo. Nhưng ngay cả ở Thụy Điển chi phí sản xuất có thể ở mức 8 cent.
Mức chi phí sản xuất từ 5 đến 10 cent là thấp hơn so với hiện tại – chưa kể đến giá điện tương lai dự kiến ở châu Âu. Có những khác biệt lớn trong giá điện ở châu Âu ngày hôm nay, nhưng nhiều người dùng phải trả từ 10 đến 30 cent cho mỗi kWh (bao gồm thuế). Người sử dụng thương mại và dân cư thanh toán nhiều hơn.
Vì vậy, cơ hội kinh doanh các tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng trên mái nhà đã mở ra, có thể trang bị thêm hoặc xây dựng mới. Thời gian hoàn vốn là năm năm cho một tòa nhà ở Rome, chín năm tại Munich, 14 năm ở Paris và 19 năm tại Stockholm – thấp hơn 25+ năm tuổi thọ của tấm pin.
Các thị trường vật liệu lợp toàn cầu 100 tỷ USD đang trong tình trạng hoạt động tốt, tăng trưởng ở mức 3,7% mỗi năm và được thúc đẩy bởi sự gia tăng trong xây dựng xây dựng khu dân cư (đặc biệt là xây dựng lại mái nhà) trong cả hai thị trường phát triển và đang phát triển. Đây là một cơ hội tuyệt vời cho các kiến trúc sư, các nhà cung cấp vật liệu lợp mái nhà và các công ty xây dựng để có được vị trí ưu tiên trong lựa chọn vật liệu của các nhà quy hoạch đô thị trong tương lai.Gạch bê tông và các sản phẩm bitum chiếm lĩnh thị trường tấm lợp nhưng cả hai đều có nhược điểm. Nhựa có tuổi thọ ngắn, gạch bê tông nặng nề và không thể được sử dụng trên mái bằng. Và không vật liệu nào trong số chúng có thể sản xuất năng lượng tái tạo!
Giải pháp sử dụng màng mỏng cho “mái lợp tích hợp điện năng lượng mặt trời”, trái lại, có thể làm nhẹ nhàng và linh hoạt. Chúng có thể được trang bị hoặc trang bị thêm lên mái nhà mà không cần đục mái và có thể được uốn cong.
Cài đặt dễ dàng và chi phí thấp, không có giá đỡ hoặc dằn cần thiết. Không có hạn chế trọng lượng và bạn có thể đi bộ trên các tấm. Và chúng có thể được tích hợp trên cả bitum và màng TPO.
Đưa vào thương mại các giải pháp lợp mái nhà cùng với điện đã mở ra mô hình kinh doanh hoàn toàn mới: các nhà cung cấp có thể đưa ra một mức giá chiết khấu cho tấm lợp kết hợp với một nguồn cung cấp điện ổn định và độc lập. Khách hàng có thể đảm bảo giá điện – và có được một mái nhà mới.
Các nhà nghiên cứu đô thị và quy hoạch thành phố của hôm nay và các thành phố lớn tương lai sẽ nỗ lực để làm cho thành phố của họ xanh hơn và bền vững hơn. Chắc chắn rằng các tòa nhà màu xanh lá cây với hệ thống “mái nhà tích hợp quang điện” sẽ nhận được ưu đãi trong đấu thầu, và thậm chí có trợ giá. Chủ sở hữu tòa nhà sẽ giống như các khách hàng tiềm năng với chi phí năng lượng thấp hơn.
Vì vậy, các câu hỏi để các kiến trúc sư trên thế giới, các nhà sản xuất mái nhà và các công ty xây dựng là: Bạn có cảm thấy may mắn? Bạn có cảm thấy đủ tự tin để tiếp tục làm việc như bình thường, bán mái nhà truyền thống cho người tiêu dùng mái nhà và các tòa nhà có thể sản xuất năng lượng và tiết kiệm chi phí sớm hơn cả kỳ vọng của họ? Hoặc bạn sẽ nắm bắt cơ hội tuyệt vời để giành thị phần bằng cách cung cấp các sản phẩm nghệ thuật đó để thay đổi thế giới, hoặc ít nhất là mang điện đến cho người dân đô thị trên thế giới hàng ngày?
Đối với tôi, câu trả lời rất đơn giản: Nếu người dùng cuối có thể sản xuất một phần trong tổng năng lượng tiêu thụ một cách bền vững tại nơi họ sống và làm việc, thì họ rất có thể đi được một chặng đường dài hướng tới việc giải quyết những thách thức năng lượng và biến đổi khí hậu trong tương lai. Các tấm pin năng lượng mặt trời màng mỏng linh hoạt, hiệu quả, cho các tòa nhà và các phương tiện di chuyển là một phần của giải pháp này.
