太陽光発電 (PV) 建設は、PV モジュールの統合レベルに基づいて 2 つのタイプに分類できます。 建物併設型太陽光発電（BAPV） と 建物一体型太陽光発電（BIPV） 。 BIPV はコストとパフォーマンスの点で一定の利点がありますが、その開発はまだ初期段階にあります。既存の建物に直接設置できるBAPVが依然として主流となっている。海外市場と比較すると、日本、フランス、イタリア、米国の BIPV 設備はそれぞれ 3GW、2.7GW、2.5GW、0.6GW に達していますが、中国では 2020 年にわずか 0.7GW に過ぎず、 将来 BIPV 普及が増加する大きな可能性があることを示しています。さらに、ビジネスモデルの観点から見ると、BAPV は主に PV 製造会社が主導するプロジェクトにより、PV 製品の特徴をより多く保持しています。一方、BIPV は建設プロセス全体と密接に関連しており、建設会社の EPC 能力に依存するため、建設セクターに新たな成長の機会をもたらします。全体として、BAPV と BIPV は互いの長所と短所を補完し、太陽光発電メーカーと太陽光発電建設業界の建設会社の両方に大きな成長の機会を提供します。
建物における太陽光発電 (PV) アプリケーションは、太陽エネルギー生成の新たなフロンティアを表します。この技術は、太陽光発電システムと建物の外部構造を統合し、エネルギー効率を高めて消費量を削減し、低エネルギーのパッシブ建物を実現する上で重要なコンポーネントとなっています。
① Building-Attached Photovoltaic (BAPV): 既存の建物に設置され、遊休スペースをエネルギー生成に利用する太陽光発電システムを指します。 BAPV は、既存の構造物の改修に一般的に使用されます。
② Building-Integrated Photovoltaic (BIPV): これには、建物自体と同時に設計、建設、設置される太陽光発電システムが含まれ、建物の構造とシームレスに統合されます。 BIPV システムは発電するだけでなく、建物の美観にも貢献します。
① BAPV: 通常、BAPV システムは特殊なブラケットを使用して PV モジュールを既存の建物構造に固定します。これらのシステムは、建物の本来の機能に影響を与えることなく、主にエネルギー生成の機能を果たし、「設置型」の太陽光発電建物とみなされます。
② BIPV: BIPV システムでは、建物の建設段階で PV システム支持構造、PV モジュール、その他の電気コンポーネントが直接設置される、一度限りの建設と投資のアプローチが必要です。 BIPV システムは発電するだけでなく、従来の建築材料を置き換え、構造コンポーネントとして機能し、建物の機能要件を満たすこともできます。
建物付属太陽光発電 (BAPV) と建物一体型太陽光発電 (BIPV) システムには、補完的な長所と短所があります。一般に、BIPV の方が経済的です。による鉄骨造工場屋根プロジェクトの計算によると ポラリス太陽光発電ネットワーク、 BIPV 屋根システムは 材料費を 1 平方メートルあたり約 164 RMB 節約できます。さらに、 BIPV システムの 設計寿命は 50 年を超えており、総合的に大きな経済的利点をもたらします。具体的な比較は次のとおりです。
· BIPV: BIPV は統合された太陽光発電システムとして全体的な建築設計に組み込まれており、その結果、より一体性があり審美的に美しい建物の外観が得られます。
·BAPV：BAPVは後付けシステムであるため、建設後に追加されるため、統一感のない外観になります。
·BIPV: BIPV 構造の屋根は、力を明確に分散できる単純な耐荷重構造で、高い安全性を確保します。
·BAPV: の屋根は、改良された性質により、 BAPVシステム より複雑な荷重条件にさらされ、長期にわたる風荷重や変形により、構造の安全性を損なう可能性のある疲労効果を引き起こす可能性があります。
・BIPV：疎水性ガラスパネルを主水路、防水シール、その他の要素と組み合わせて、総合的な屋根排水システムを形成します。屋根構造、水切り、天窓バンドをモジュール式に組み合わせることで、優れた防水性能を実現します。
・BAPV：本質的に防水性を提供しません。十分な防水機能を確保するには既存の屋根に依存します。
·BIPV: 重要な構造コンポーネントとして、BIPV は防水、断熱、その他の建築性能基準に関する高い基準を満たす必要があり、設置がより困難になります。
·BAPV: 既存の屋根に PV コンポーネントを追加するだけなので、設置が比較的簡単です。
·BIPV: 屋根はモジュール式 PV パネルで設計されていますが、メンテナンスでは屋根の機能が損なわれないようにする必要があり、運用とメンテナンスの複雑さが増します。
・BAPV：屋根上で直接メンテナンスが可能で、分解・組立が比較的容易で、操作・メンテナンスの難易度が低くなります。
BIPV と BAPV: 包括的なコストの比較
| 比較項目 | BIPVシステム | BAPVシステム |
| アルミニウム-マグネシウム-マンガン屋根パネル | / |
立型ロックエッジアルミ・マグネシウム・マンガン屋根パネルとアルミ合金製T型支柱込み 約200円/㎡ |
| システムブラケットアクセサリ | サポートライトポット樟脳ストリップ、アルミニウム合金ストリップ、ゴムシールストリップ、固定具などを含む 約￥0.6/W*120W/㎡=￥72 | クランプ、ガイドレール、固定具等含む 約￥0.3 /W*120W/㎡ = ￥36 |
| 太陽光発電モジュールユニット基板 | 太陽光発電パネルと明合金フレームを含む 約120W/㎡'* ￥2.8 /W= ￥336 | 太陽光発電パネルと明合金フレームを含む 約120W/㎡* ￥2.8/W = ￥336 |
| 総合コスト（材料費） | システムブラケット付属品＋太陽光発電コンポーネントユニット基板＝￥408/㎡ | アルミ・マグネシウム・マンガン屋根板＋システムブラケット付属品＋太陽光発電コンポーネントユニット基板＝￥572/㎡ |
| 単価（元/平方メートル） | 408 | 572 |
| 結論 | 太陽光発電建物一体型屋根システムの利用で材料費を160円/㎡節約可能 | |
によるデータ ポラリス太陽光発電ネットワーク
BIPV 対 BAPV
| 比較項目 | BIPVシステム | BAPVシステム |
| 建物外観 | 美しさを損なわずに建物全体のデザインに組み込む | インストールが遅い、整合性が低い |
| デザインライフ | 寿命は50年以上に達することもある | 20～25歳 |
| 屋根の応力 | 屋根は構造応力が明確で構造安全性の高い簡易屋根です。 | 複雑な応力、長期にわたる風荷重、変形により疲労効果が生じ、構造の安全性に影響を与える可能性があります。 |
| 防水性 | 屋根の排水システムは、疎水性ガラスパネル、メイン水タンク、防水シールなどで形成されています。屋根構造、水切りエッジ、ライトストリップなどは、漏水の危険を回避するためにモジュール式に構成されています。 | 防水工事が不要、既存の屋根のみ防水工事が可能です。 |
| 建設難易度 | 施工精度が高く、屋根の防水、断熱などの機能を担っており、施工難易度が高い | 2 段階での建設、コンポーネントの取り付けの難易度が低い |
| 運用・保守 | ルーフはモジュール式に設計され、単一のバッテリーモジュールがユニットとして取り付けられます。点検・修繕を行う際には、屋根の機能が完了しているか、維持管理が困難かどうかも考慮する必要があります。 | 屋上で直接点検・修理が可能で、分解・組立が比較的便利で、操作・メンテナンスが容易です。 |
によるデータ ポラリス太陽光発電ネットワーク
太陽電池 (PV) セルは、太陽光発電システムの基本的なコアコンポーネントです。太陽電池は使用される材料により結晶シリコン太陽電池と薄膜太陽電池に大別されます。結晶シリコン電池が市場シェアを独占している一方、薄膜電池は太陽光発電建築用途の成長により普及が進むと予想されています。
太陽光発電分野における結晶シリコンセルと薄膜セルの比較
| 結晶シリコン太陽電池 | 薄膜太陽電池 | |
| 単位面積あたりの電力 | 屋根面積1,000平方メートルの結晶シリコン太陽光発電所の発電容量は約100kW。 | 屋根面積1,000平方メートルの薄膜太陽光発電所の発電容量は約70kW。 |
| 低照度でのパフォーマンス | 結晶シリコン太陽電池は、低照度での性能が比較的劣ります。たとえば、中国南部の都市では、真南に向けて設置された結晶シリコン PV モジュールは、最適ではない光条件下では最大効率の 59% しか達成できません。 | 薄膜太陽電池は強力な低照度性能を備えており、設置角度の影響を受けにくいです。結晶シリコン電池と比較して、低照度条件下でも長時間発電するため、非南向きの設置、カーテンウォール、および曇天または寒冷地での BlPV プロジェクトにより適しています。 |
| 温度係数 | 温度係数は比較的高いです。動作温度が 25°C を超えると、最大出力は 1°C 上昇するごとに 0.40 ～ 0.45% 減少します。 | 温度係数は比較的低く、動作温度が25℃を超えると、1℃上昇ごとに最大出力は0.19～0.21%しか低下しません。 |
| 色の多様性 | カラーバリエーションはディープブルーやライトブルーなどのブルー系が中心です。 | 薄膜モジュールは必要に応じてさまざまな色で製造できます。 |
| モジュール重量 | モジュールは比較的重いです。 | 比較的軽量であるため、屋根の建設の困難さとコストが軽減されます。さらに、薄膜 Py モジュールをカーテンウォール用途に使用すると、結晶シリコン モジュールに比べて必要な構造的サポートが少なくなり、コストが低くなります。 |
2021 年までに調達 結晶シリコン、薄膜、ペロブスカイト BIPV 技術および市場フォーラム
全体として、結晶シリコンと薄膜技術システムは、太陽光発電建物の分野で補完的な役割を果たしています。 薄膜技術は、非南向きの屋根、カーテンウォール、カスタマイズされたシナリオなど、特定の太陽光発電建築プロジェクトにおいて明確な利点を持っています。ドイツの2018 年の調査によると フラウンホーファー太陽エネルギーシステム研究所による 欧州の BIPV プロジェクトに関する、屋根 BIPV プロジェクトの約 90% が結晶シリコン技術を使用し、ファサード BIPV プロジェクトの約 56% が薄膜技術を使用しています。
フラウンホーファーによるデータ
フラウンホーファーによるデータ
太陽電池の主な技術体系の分類と特徴
| 技術体系 | 特定の材料 | 光電変換効率 | アドバンテージ | 短所 |
| 結晶シリコン太陽電池 | 単結晶シリコン | 16% - 18% | 長寿命（通常20～30年）、高い光電変換効率 | 高い生産コスト、長い生産時間、貧弱な低照度性能 |
| 多結晶シリコン | 14% - 16% | 高い光安定性、低コスト、簡単な製造、明らかな効率低下なし | 低照度での発電性能が低い | |
| 薄膜太陽電池 | アモルファスシリコン | 6%～9% | 成熟したテクノロジー、低い製造敷居 | 限られた光電変換効率 |
| 銅インジウムガリウムセレン化物 (ClGS) | 11% | 生産コストが低い、汚染が少ない、劣化がない、低照度性能が良い、光電変換効率が高い | この技術は元素比に非常に敏感であり、構造が複雑であるため、非常に厳密な処理と準備が必要です。 条件 |
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| テルル化カドミウム (CdTe) | 9% - 12% | 低い製造コスト、高い変換効率、低い温度係数（低温での優れた性能）、優れた低照度効果 | 原材料の不足とカドミウムの毒性により大規模なリサイクルシステムが必要となり、大規模な用途が困難となっている |
出典：建築物における太陽光発電の応用に関する研究、銅インジウムガリウムセレン化物薄膜太陽電池産業の発展の概要
先進地域の歴史的な設置能力を比較すると、中国の現在の BIPV 設置総数は、日本とヨーロッパが約 5 ～ 10 年前に到達したレベルに相当します。この軌跡は、中国市場が成熟には程遠く、将来的に BIPV の普及が拡大する余地が大きいことを示しています。
