Pixelization các tấm pin mặt trời để làm đẹp mặt tiền tòa nhà

Pixelization các tấm pin mặt trời để làm đẹp mặt tiền tòa nhà

    Pixelization các tấm pin mặt trời để làm đẹp mặt tiền tòa nhà
    bởi Changying Xiang, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy

    Pixelization— Using solar panels to beautify building facades
    Các thiết kế màu sắc khác nhau với phương pháp pixel hóa cho nhà nhiều tầng. Ảnh: Năng lượng mặt trời (2021). DOI: 10.1016 / j.solener.2021.06.079


    Các tòa nhà tiêu thụ khoảng 1/3 năng lượng của thế giới và là nguyên nhân gây ra 40% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Giảm phát thải carbon và sử dụng năng lượng sạch tái tạo trong các tòa nhà là điều cần thiết để đạt được các mục tiêu về tính trung lập carbon cho toàn xã hội.

    Tích hợp các tấm pin mặt trời vào các tòa nhà là một trong những cách hứa hẹn nhất để giảm lượng khí thải carbon và hỗ trợ một tương lai bền vững.

    Façades nên được sử dụng để tích hợp bảng điều khiển năng lượng mặt trời

    Trước đây, hầu hết các tấm pin mặt trời (quang điện) cho các tòa nhà đều được lắp đặt trên mái nhà, nhưng diện tích mái có thể bị hạn chế. Mặt tiền của tòa nhà cung cấp nhiều diện tích bề mặt hơn và có thể được sử dụng cho ứng dụng này.

    Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng quang điện tích hợp mặt tiền (FIPV) là một giải pháp mới nổi và cần thiết để thu hoạch năng lượng mặt trời. Ở Na Uy, nơi mặt trời thường thấp, mặt tiền của các tòa nhà có tiềm năng đặc biệt để ứng dụng các tấm pin mặt trời.

    Những thách thức trong thẩm mỹ

    Tuy nhiên, khía cạnh thẩm mỹ của các tấm pin mặt trời có thể là một thách thức. Màu đen hoặc xanh đậm của các tấm pin mặt trời thông thường không lý tưởng để xây dựng mặt tiền, và các kiến ​​trúc sư hết sức chống lại việc sử dụng những màu sắc nhàm chán cho thiết kế của họ.

    Ngoài ra, Na Uy có rất nhiều ngôi nhà đầy màu sắc, nhiều ngôi nhà đã hàng trăm năm tuổi. Màu sắc của các tòa nhà truyền thống hấp dẫn khách du lịch và thể hiện một “cảm giác về nơi ở” tuyệt đẹp của cư dân địa phương.

    Thật khó để tưởng tượng rằng các kiến ​​trúc sư hoặc chủ sở hữu sẽ chấp nhận các tấm pin mặt trời nếu điều đó có nghĩa là tất cả các ngôi nhà phải có màu đen hoặc màu tối.

    Pixelization— Using solar panels to beautify building facades
    Dưới đây là khái niệm về phương pháp pixel hóa có thể được sử dụng với các tấm pin mặt trời có màu sắc khác nhau trên mặt tiền sân thượng. Ảnh: Năng lượng mặt trời (2021). DOI: 10.1016 / j.solener.2021.06.079
    Phương pháp pixel hóa thiết kế

    Để giải quyết vấn đề này, một nhóm nghiên cứu (Changying Xiang và giáo sư Barbara Szybinska Matusiak) tại Trung tâm Ánh sáng và Màu sắc của NTNU đã đề xuất một phương pháp mới là trang bị mặt tiền của tòa nhà bằng các tấm pin mặt trời đầy màu sắc để sản xuất năng lượng với hiệu quả tốt.

    Giống như các bức tranh khảm hoặc tác phẩm nghệ thuật "Tân ấn tượng", phương pháp pixel hóa có thể kết hợp các tấm pin mặt trời có màu khác nhau trên cùng một mặt tiền — với sự chuyển đổi màu mượt mà theo thứ tự. Bằng cách này, cả hai tấm pin mặt trời màu sáng (thường có năng suất năng lượng thấp hơn) và tấm pin mặt trời màu tối (thường có năng suất năng lượng tốt) có cùng màu sắc hoặc tương tự có thể được kết hợp, tạo ra năng suất năng lượng chấp nhận được cho tổng thể mặt tiền.

    Nghiên cứu chỉ ra rằng mặt tiền mặt trời đầy màu sắc được pixel hóa có thể tạo ra 85% –93% năng lượng so với mặt tiền mặt trời hoàn toàn đen.

    Quan trọng hơn, phương pháp pixel hóa có thể sử dụng bảng màu cục bộ — là một tập hợp các màu điển hình trong ngữ cảnh cục bộ.

    Ví dụ, hình ảnh dưới đây cho thấy các màu đặc trưng của thành phố Trondheim. Các kiến ​​trúc sư có thể yêu cầu các công ty PV sản xuất màu sắc chính xác để phù hợp với mặt tiền của tòa nhà hiện có cho các tấm pin mặt trời. Bằng cách này, việc sử dụng pixelization có thể tôn trọng các thiết kế truyền thống đồng thời góp phần tạo nên “cảm giác không gian” đầy màu sắc cho các không gian đô thị có giá trị.

    Đáp ứng hiệu quả thẩm mỹ

    Hiệu suất thẩm mỹ của các thiết kế pixelization được đề xuất đã được kiểm tra thông qua một cuộc khảo sát trực tuyến quốc tế với hơn 300 người tham gia với các nguồn gốc khác nhau từ Na Uy, Đan Mạch, Trung Quốc, Ba Lan, Hà Lan, Ý, Úc, Hoa Kỳ, Nhật Bản và Brazil.

    Cuộc khảo sát cho thấy rằng các thiết kế với phương pháp pixel hóa được đa số ưa thích và chúng được cho là dễ chịu hơn so với các thiết kế màu thông thường không pixel. Ngoài ra, hầu hết những người tham gia đều tin rằng các thiết kế sử dụng màu sắc địa phương phù hợp với bối cảnh đô thị.

    Pixelization— Using solar panels to beautify building facades

    Đề xuất cải tạo chung cư cao tầng với các tấm quang điện màu ở mặt tiền. Ảnh: Changying Xiang

    Pixelization— Using solar panels to beautify building facades

    Ảnh chụp chung cư cao tầng. Nguồn: Changying Xiang


    Năng suất năng lượng tốt

    Một nghiên cứu điển hình khác ở Trondheim cũng được thực hiện, nơi mà phương pháp pixel hóa được sử dụng ở quy mô nhỏ với ba căn hộ chung cư cao tầng.

    Một thiết kế cải tạo đầy màu sắc cho căn hộ cao tầng đã được tạo ra, nơi năng suất năng lượng của mặt tiền năng lượng mặt trời đầy màu sắc sẽ bằng khoảng 80% so với mặt tiền mặt trời màu đen. Điện năng được sản xuất từ ​​mặt tiền năng lượng mặt trời đầy màu sắc có thể bao phủ khoảng 26% tổng mức tiêu thụ năng lượng của hộ gia đình cho những khu dân cư này.

    Nghiên cứu này cung cấp các giải pháp mới và tài liệu tham khảo thiết kế để áp dụng quang điện màu trong bối cảnh đô thị trên quy mô lớn. Các nhà nghiên cứu tin rằng quang điện tích hợp mặt tiền sẽ cung cấp một cách tiếp cận hữu ích để đối phó với những thay đổi khí hậu và đạt được một xã hội trung lập carbon.

    Zalo
    Hotline