BIPV vs. BAPV: Peran Pelengkap dalam Bangunan Fotovoltaik

Konstruksi Fotovoltaik (PV) dapat dibagi menjadi dua jenis berdasarkan tingkat integrasi modul PV: PV Terlampir pada Bangunan (BAPV) dan PV terintegrasi bangunan (BIPV) . Meskipun BIPV memiliki keunggulan tertentu dalam hal biaya dan kinerja, pengembangannya masih dalam tahap awal. BAPV, yang bisa langsung dipasang pada bangunan yang sudah ada, tetap menjadi bentuk mainstream. Dibandingkan dengan pasar luar negeri, instalasi BIPV di Jepang, Perancis, Italia, dan Amerika Serikat masing-masing telah mencapai 3GW, 2,7GW, 2,5GW, dan 0,6GW, sedangkan di Tiongkok, hanya 0,7GW pada tahun 2020, yang menunjukkan potensi signifikan untuk peningkatan penetrasi BIPV di masa depan . Selain itu, dari perspektif model bisnis, BAPV lebih mempertahankan karakteristik produk PV, dengan proyek-proyek yang sebagian besar dipimpin oleh perusahaan manufaktur PV. Di sisi lain, BIPV sangat erat kaitannya dengan keseluruhan proses konstruksi, lebih mengandalkan kemampuan EPC perusahaan konstruksi, sehingga membawa peluang pertumbuhan baru pada sektor konstruksi. Secara keseluruhan, BAPV dan BIPV saling melengkapi kekuatan dan kelemahan masing-masing, sehingga menawarkan peluang pertumbuhan besar bagi produsen PV dan perusahaan konstruksi di industri konstruksi PV.

Perbandingan Metode Pemasangan: Fotovoltaik Terpasang di Gedung (BAPV) vs. Fotovoltaik Terintegrasi di Gedung (BIPV)

Aplikasi fotovoltaik (PV) pada bangunan mewakili garis depan baru dalam pembangkitan energi surya. Teknologi ini mengintegrasikan sistem PV dengan struktur eksternal bangunan, meningkatkan efisiensi energi dan mengurangi konsumsi, menjadikannya komponen penting dalam mencapai bangunan pasif berenergi rendah. 

Berdasarkan tingkat integrasinya, sistem PV bangunan dapat dikategorikan menjadi dua jenis:

① Fotovoltaik Terpasang di Gedung (BAPV): Ini mengacu pada sistem PV yang dipasang pada bangunan yang sudah ada, memanfaatkan ruang kosong untuk pembangkitan energi. BAPV umumnya digunakan dalam perkuatan struktur yang ada.

② Fotovoltaik Terintegrasi Bangunan (BIPV): Ini melibatkan sistem PV yang dirancang, dibangun, dan dipasang secara bersamaan dengan bangunan itu sendiri, terintegrasi secara mulus dengan struktur bangunan. Sistem BIPV tidak hanya menghasilkan listrik tetapi juga berkontribusi terhadap penampilan estetika bangunan.

Perbandingan Metode Konstruksi:

① BAPV: Biasanya, sistem BAPV menggunakan braket khusus untuk mengamankan modul PV ke struktur bangunan yang ada. Sistem ini terutama berfungsi sebagai pembangkit energi tanpa mempengaruhi fungsi asli bangunan, dan dianggap sebagai bangunan “tipe instalasi” PV surya.

② BIPV: Sistem BIPV melibatkan pendekatan konstruksi dan investasi satu kali, di mana struktur pendukung sistem PV, modul PV, dan komponen listrik lainnya dipasang langsung selama tahap konstruksi bangunan. Sistem BIPV tidak hanya menghasilkan listrik tetapi juga menggantikan bahan bangunan konvensional, berfungsi baik sebagai komponen struktural dan memenuhi persyaratan fungsional bangunan.

Keuntungan dan Kerugian yang Melengkapi BAPV dan BIPV, dengan BIPV Menawarkan Manfaat Ekonomi Lebih Besar

Sistem Fotovoltaik Terpasang di Gedung (BAPV) dan Fotovoltaik Terintegrasi di Gedung (BIPV) mempunyai kekuatan dan kelemahan yang saling melengkapi. BIPV umumnya lebih ekonomis. Menurut perhitungan untuk proyek atap pabrik struktur baja oleh Polaris Solar PV Network , menggunakan a Sistem atap BIPV dapat menghemat biaya material sekitar 164 RMB per meter persegi. Selain itu, Sistem BIPV memiliki umur desain lebih dari 50 tahun, memberikan keuntungan ekonomi komprehensif yang signifikan. Perbandingan spesifiknya adalah sebagai berikut:

1) Membangun Estetika

·BIPV: Sebagai sistem fotovoltaik terintegrasi, BIPV dimasukkan ke dalam desain arsitektur keseluruhan, sehingga menghasilkan tampilan bangunan yang lebih kohesif dan estetis.

·BAPV: Karena merupakan sistem retrofit, BAPV ditambahkan pasca konstruksi, sehingga menghasilkan tampilan yang kurang kohesif.

2) Penahan Beban Atap

·BIPV: Atap dalam konstruksi BIPV adalah struktur penahan beban yang sederhana, dengan distribusi gaya yang jelas, memastikan keamanan yang tinggi.

·BAPV: Karena sifat retrofitnya, atap pada sistem BAPV mengalami kondisi pembebanan yang lebih kompleks, yang, dalam kondisi beban angin jangka panjang dan deformasi, dapat menyebabkan efek kelelahan yang dapat membahayakan keselamatan struktural.

3) Tahan air

·BIPV: Menggunakan panel kaca hidrofobik yang dikombinasikan dengan saluran air utama, segel kedap air, dan elemen lainnya untuk membentuk sistem drainase atap yang komprehensif. Kombinasi modular struktur atap, lampu kilat, dan pita skylight dapat menghasilkan kinerja kedap air yang unggul.

·BAPV: Tidak secara inheren menyediakan kedap air; itu bergantung pada atap yang ada untuk memiliki kemampuan kedap air yang memadai.

4) Kesulitan Konstruksi

·BIPV: Sebagai komponen struktural penting, BIPV harus memenuhi standar tinggi untuk kedap air, insulasi, dan kriteria kinerja arsitektur lainnya, sehingga pemasangan menjadi lebih menantang.

·BAPV: Hanya dengan menambahkan komponen PV ke atap yang sudah ada, sehingga pemasangannya relatif mudah.

5) Pengoperasian dan Pemeliharaan

·BIPV: Atap dirancang dengan panel PV modular, namun pemeliharaan memerlukan memastikan bahwa fungsi atap tetap utuh, sehingga meningkatkan kompleksitas pengoperasian dan pemeliharaan.

·BAPV: Perawatan dapat dilakukan langsung di atap dengan pembongkaran dan pemasangan kembali yang relatif mudah, sehingga pengoperasian dan pemeliharaan menjadi lebih mudah.

BIPV vs. BAPV: Perbandingan biaya yang komprehensif

Elemen perbandingan	Sistem BIPV	Sistem BAPV
Panel Atap Aluminium-magnesium-mangan	/	Termasuk panel atap aluminium-magnesium-mangan tepi pengunci vertikal dan penyangga tipe T dari paduan aluminium, sekitar ￥200/㎡
Aksesori Braket Sistem	Termasuk strip kamper pot ringan pendukung, strip paduan aluminium, strip penyegel karet, bahan-bahan perhiasan, dll. sekitar ￥0,6/W*120W/㎡=￥72	Termasuk klem, rel pemandu, perlengkapan, dll. sekitar ￥0,3 /W*120W/㎡ = ￥36
Papan unit Modul Pembangkit Listrik Fotovoltaik	Termasuk panel fotovoltaik dan bingkai paduan Ming, sekitar 120W/㎡'* ￥ 2,8 /W= ￥336	Termasuk panel fotovoltaik dan bingkai paduan Ming, sekitar 120W/㎡* ￥ ​​2,8 /W = ￥336
Biaya Komprehensif (harga material)	Aksesori braket sistem + papan unit komponen pembangkit listrik fotovoltaik =￥408 /㎡	Panel atap aluminium-magnesium-mangan + Aksesori braket sistem + papan unit komponen pembangkit listrik fotovoltaik = ￥572 /㎡
Biaya Satuan (yuan/meter persegi)	408	572
Kesimpulan	Penggunaan sistem atap terintegrasi bangunan fotovoltaik dapat menghemat bahan ￥160 /㎡

Data oleh  Jaringan PV Surya Polaris

BIPV vs. BAPV

Elemen perbandingan	Sistem BIPV	Sistem BAPV
Penampilan bangunan	Dimasukkan ke dalam keseluruhan desain bangunan, tanpa menghilangkan keindahannya	Instalasi terlambat, integritas buruk
Desain Kehidupan	Umurnya bisa mencapai lebih dari 50 tahun	20-25 tahun
Stres Atap	Atapnya merupakan atap sederhana dengan tegangan struktur yang jelas dan keamanan struktur yang tinggi	Tegangan kompleks, beban angin jangka panjang, dan deformasi dapat menimbulkan efek kelelahan, sehingga mempengaruhi keselamatan struktur
Tahan air	Sistem drainase atap dibentuk oleh panel kaca hidrofobik, tangki air utama, segel kedap air, dll. Struktur atap, tepian berkedip, strip lampu, dll. disusun secara modular untuk menghindari bahaya kebocoran	Tidak perlu memberikan kemampuan kedap air, hanya atap yang ada saja yang perlu memiliki kemampuan kedap air
Kesulitan Konstruksi	Keakuratan pemasangan yang tinggi, melakukan kedap air atap, insulasi panas dan fungsi lainnya, dan memiliki kesulitan konstruksi yang besar	Konstruksi dalam dua tahap, tingkat kesulitan rendah dalam pemasangan komponen
Pengoperasian dan Pemeliharaan	Atapnya dirancang secara modular dan dipasang dengan satu modul baterai sebagai satu kesatuan. Saat memeriksa dan memperbaiki, perlu juga dipertimbangkan apakah fungsi atap sudah selesai, dan pengoperasian serta pemeliharaannya sulit	Dapat langsung diperiksa dan diperbaiki di atap, pembongkaran dan perakitan relatif mudah, serta pengoperasian dan pemeliharaan mudah

Data oleh Jaringan PV Surya Polaris

Sistem Teknis: Silikon Kristal dan Film Tipis sebagai Bahan Komponen Utama

Sel fotovoltaik (PV) adalah komponen inti dasar sistem pembangkit listrik PV. Mereka terutama dikategorikan menjadi sel surya silikon kristal dan sel surya film tipis berdasarkan bahan yang digunakan. Sel silikon kristal mendominasi pangsa pasar, sementara sel film tipis diperkirakan akan mengalami peningkatan penetrasi karena pertumbuhan aplikasi bangunan fotovoltaik.

1) Sel Silikon Kristal:

Sel surya silikon kristal telah berkembang selama beberapa dekade, mengarah ke sistem teknologi yang matang dengan efisiensi konversi fotolistrik yang terus meningkat. Industri ini juga berkembang pesat, sehingga secara signifikan menurunkan biaya produksi marjinal. Dalam industri PV saat ini, sel silikon kristal menguasai lebih dari 95% pangsa pasar karena keunggulan biaya ekonomi yang dihasilkan oleh skala ekonomi dan efisiensi konversinya yang tinggi. Diantaranya, sel silikon monokristalin memiliki ciri efisiensi konversi fotolistrik yang tinggi dan biaya produksi yang tinggi, sedangkan sel silikon polikristalin memiliki efisiensi konversi yang sedikit lebih rendah tetapi murah untuk diproduksi dan tidak mengalami penurunan efisiensi yang signifikan. Sebelum tahun 2017, sel polikristalin memegang pangsa pasar sebesar 73%. Sejak tahun 2017, pengenalan teknologi produksi baru telah secara signifikan mengurangi biaya produksi silikon monokristalin, dan peningkatan penetrasi teknologi PERC telah secara signifikan meningkatkan efisiensi konversi silikon monokristalin, yang kini mencakup sekitar 90% pasar sel silikon kristalin.

2) Sel Film Tipis:

Sel film tipis belum mencapai skala pasar yang besar karena efisiensi konversi fotolistriknya yang relatif rendah. Namun, modul ini menunjukkan kinerja cahaya rendah yang kuat, menjadikannya jauh lebih efektif dibandingkan modul silikon kristalin di beberapa proyek BAPV/BIPV yang tidak menghadap ke selatan. Selain itu, karena sel film tipis memiliki koefisien suhu yang lebih baik, mereka dapat mempertahankan kinerja dalam kondisi suhu tinggi yang ekstrim, secara efektif mengkompensasi kekurangan silikon kristal. Sel silikon kristal terutama tersedia dalam warna biru tua dan biru muda, yang agak monoton dan tidak dapat memenuhi beragam kebutuhan warna bangunan fotovoltaik. Sebaliknya, sel film tipis menawarkan keunggulan warna yang dapat disesuaikan, dengan produk pasar saat ini mencakup hampir semua skema warna umum. Selain itu, sel film tipis relatif ringan, sehingga mengurangi kesulitan konstruksi dan biaya produksi struktur pendukung ketika menggunakan modul PV film tipis.

Perbandingan silikon kristal dan sel film tipis di bidang bangunan fotovoltaik

	Sel Surya silikon kristal	Sel Surya Film Tipis
Daya per Satuan Luas	Pembangkit listrik fotovoltaik silikon kristal dengan luas atap 1.000 meter persegi memiliki kapasitas sekitar 100 kW.	Pembangkit listrik fotovoltaik film tipis dengan luas atap 1.000 meter persegi memiliki kapasitas sekitar 70 kW.
Performa Cahaya Rendah	Sel surya silikon kristal memiliki kinerja cahaya rendah yang relatif buruk. Misalnya, di kota di Tiongkok bagian selatan, modul PV silikon kristalin yang dipasang menghadap langsung ke selatan hanya mencapai 59% efisiensi maksimumnya dalam kondisi cahaya kurang optimal.	Sel surya film tipis memiliki kinerja cahaya rendah yang kuat dan kurang sensitif terhadap sudut pemasangan. Sel ini menghasilkan listrik dalam jangka waktu yang lebih lama dalam kondisi cahaya redup dibandingkan sel silikon kristalin, sehingga lebih cocok untuk instalasi yang tidak menghadap ke selatan, dinding tirai, dan proyek BlPV di wilayah berawan atau dingin.
Koefisien Suhu	Koefisien suhu relatif tinggi. Ketika suhu pengoperasian melebihi 25°c, output daya maksimum berkurang 0,40-0,45% untuk setiap kenaikan 1°c.	Koefisien suhu relatif rendah, Ketika suhu pengoperasian melebihi 25℃, keluaran daya maksimum berkurang hanya 0,19-0,21% untuk setiap kenaikan 1°C.
Keanekaragaman Warna	Pilihan warnanya sebagian besar dalam nuansa biru, seperti biru tua dan biru muda.	Modul film tipis dapat diproduksi dalam berbagai warna sesuai kebutuhan.
Berat Modul	Modulnya relatif berat.	Mereka relatif ringan, mengurangi kesulitan dan biaya konstruksi atap. Selain itu, ketika digunakan dalam aplikasi dinding tirai, modul Py film tipis memerlukan lebih sedikit dukungan struktural dan memerlukan biaya lebih rendah dibandingkan dengan modul silikon kristal.

Sumber pada tahun 2021 Teknologi BIPV silikon kristal, film tipis dan perovskit serta forum pasar

Secara keseluruhan, sistem teknologi silikon kristal dan film tipis memainkan peran yang saling melengkapi dalam bidang bangunan fotovoltaik. Teknologi film tipis memiliki keunggulan tersendiri dalam proyek bangunan fotovoltaik tertentu, seperti atap yang tidak menghadap ke selatan, dinding tirai, dan skenario yang disesuaikan. Menurut studi tahun 2018 yang dilakukan oleh Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems di Jerman mengenai Eropa proyek BIPV , sekitar 90% proyek BIPV atap menggunakan teknologi silikon kristal, sementara sekitar 56% proyek BIPV fasad menggunakan teknologi film tipis.

Klasifikasi dan karakteristik sistem teknis utama sel fotovoltaik

Sistem Teknologi	Bahan Tertentu	Efisiensi Konversi Fotolistrik	Keuntungan	Kerugian
Sel Surya Silikon Kristal	Silikon monokristalin	16% - 18%	Umur panjang (umumnya hingga 20-30 tahun), efisiensi konversi fotolistrik tinggi	Biaya produksi tinggi, waktu produksi lama, performa rendah cahaya buruk
	Silikon polikristalin	14% - 16%	Stabilitas cahaya tinggi, biaya rendah, produksi sederhana, dan tidak ada penurunan efisiensi yang jelas	Performa pembangkit listrik rendah cahaya yang buruk
Sel Surya Film Tipis	Silikon amorf	6% - 9%	Teknologi matang, ambang produksi rendah	Efisiensi konversi fotolistrik terbatas
	Tembaga indium galium selenida (ClGS)	11%	Biaya produksi rendah, polusi rendah, tidak ada penurunan, kinerja cahaya rendah yang baik, efisiensi konversi fotolistrik tinggi	Teknologi ini sangat sensitif terhadap rasio unsur, dan strukturnya rumit, sehingga memerlukan pemrosesan dan persiapan yang sangat ketat kondisi
	Kadmium telurida (CdTe)	9% - 12%	Biaya produksi rendah, efisiensi konversi tinggi, koefisien suhu rendah (kinerja luar biasa pada suhu rendah), efek cahaya rendah yang baik	Kelangkaan bahan baku dan toksisitas kadmium memerlukan sistem daur ulang skala besar, sehingga penerapan skala besar menjadi sulit.

Sumber oleh Penelitian penerapan fotovoltaik surya pada bangunan, Tinjauan perkembangan industri sel surya film tipis tembaga indium gallium selenide

BAPV (Building-Attached Photovoltaic) saat ini merupakan bentuk utama dari bangunan fotovoltaik.

Dari lanskap industri saat ini, BAPV tetap menjadi bentuk fotovoltaik terintegrasi bangunan yang dominan. Hal ini terutama disebabkan karena pembangunan gedung baru terbatas setiap tahunnya, dan standar BIPV belum sepenuhnya ditetapkan. Bahkan jika BIPV ingin segera diadopsi, masih diperlukan waktu 3-5 tahun hingga bangunan mencapai tahap pembatasan sebelum BIPV dapat digunakan. Sebaliknya, perkuatan atap yang sudah ada relatif lebih mudah, dan banyaknya sumber daya atap yang ada membuatnya lebih cocok untuk perkembangan pesat fotovoltaik terdistribusi pada tahap ini.

Dibandingkan dengan Pasar Luar Negeri yang Matang, BIPV Memiliki Potensi Peningkatan Penetrasi yang Signifikan di Masa Depan.

Di negara maju, fotovoltaik terintegrasi bangunan (BIPV) dimulai lebih awal, dengan banyak negara menerapkan berbagai kebijakan insentif dan rencana pembangunan pada awal abad ke-20. Misalnya, Jerman, Italia, Jepang, dan Amerika Serikat telah menetapkan “Program Atap PV Surya”, dengan menetapkan target yang jelas untuk membangun kapasitas instalasi PV di tahun-tahun mendatang. Pada tahun 2018, menurut laporan organisasi BIPVBOOST, Jepang memiliki instalasi BIPV kumulatif tertinggi secara global, dengan kapasitas 3 GW, diikuti oleh Prancis (2,7 GW), Italia (2,5 GW), dan Amerika Serikat (0,6 GW). Sebaliknya, instalasi BIPV kumulatif di Tiongkok hanya sebesar 0,1 GW (sekitar 0,7 GW pada tahun 2020).

Ketika membandingkan kapasitas instalasi historis di wilayah maju, total instalasi BIPV di Tiongkok saat ini setara dengan tingkat yang dicapai Jepang dan Eropa sekitar 5 hingga 10 tahun yang lalu. Lintasan ini menunjukkan bahwa pasar di Tiongkok masih jauh dari matang, dan terdapat ruang besar untuk peningkatan penetrasi BIPV di masa depan.