
世博会所用BIPV技术所尝试的绿色节能展馆(图片来源:世博会)
英戈·俾·哈格曼博士(Dr. Ingo B. Hagemann)是光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics,下称“BIPV”)领域不折不扣的专家,研究BIPV足足有20个年头。1990年,在完成亚琛工业大学(RWTH Aachen University)建筑系学业以后,他在一个项目合作中初次接触到光伏领域,瞬间产生了非常浓厚的兴趣,因为他又是建筑出身,便很自然地觉得,如果把这两者结合起来,把光伏的东西用在建筑材料上,再适当加入一些有意思的设计,会非常有前景。于是便一发不可收拾,全身心地投入到BIPV这个领域的研究。哈格曼博士所著的书被认为是德国自2002年开始BIPV领域研究的标准参考书。目前,他是德国多特蒙德技术大学(Technical University of Dortmund)的访问学者。2010年,他成为国际节能环保协会(IEEPA)代表建筑产业的国际委员。
笔者:20年前,当你刚刚进入这个领域时,社会对BIPV的认知度如何?
哈格曼:在上世纪90年代初,光伏产业开始在瑞士和德国的公共领域发展起来。那时候不像今天,要想获得光伏产业的一手信息特别困难。在RWTH Aachen大学,根本没有为建筑师、电气工程师开设的跟太阳能相关的课程。后来我和几个学生一起成立了一个太阳能小组,目的就是组织一些项目,大家一起探讨“气候与环境”、“太阳能建筑”、“光伏产业”等话题。两三年之后,类似的课程成为了常规课程之一。
笔者:BIPV在欧洲如何起步?
哈格曼:1990年,德国的千个屋顶计划刚刚开始,光伏系统开始在私人住宅上安装。千个屋顶计划是第一个标准光伏面板大规模商用的开端,意义非常重大。但是那并不是BIPV的解决方案。那时我们看到的光伏系统,既不美观,又不是生态友好的,我和同事就致力于从建筑师的角度来改变这个现状。在BIPV的研究方面,瑞士倒是一直走在前面。结果第一批BIPV的应用是在瑞士而不是德国。不过很遗憾,由于政策导向错误的原因,BIPV后来并没有在瑞士持续发展下去。
笔者:经过了这么多年的发展,BIPV目前最为核心的技术依旧掌握在欧美国家手里。在你看来,目前在这个领域发展最为成熟的技术有哪些?
哈格曼:我认为有两种技术现在发展得最成功。一个是双玻璃光伏组件,使用薄膜电池或晶硅电池,制成一种半透明的隔热的玻璃材料,可以直接用在玻璃窗上。德国的Schüco公司、奥地利的Ertex-solar公司都有不错的产品。另外一种技术是以美国Uni-Solar公司为代表生产的光伏层压板,这是一种BIPV的半成品。这种产品可以直接粘附在带有三合光伏电池的金属基底上,作为屋顶材料的一部分。
笔者:在建筑的过程中,BIPV技术如何为建筑物节约成本?
哈格曼:比如我刚才提到的两种技术,由于采用了这种新型建筑材料,传统的幕墙材料、隔热材料等都省却了,自然就减少了成本。但是,截至目前,德国95%的所谓的BIPV项目都是把光伏系统直接架在屋顶上,这样做并没有替代原有的建筑材料,也并不生态。唯一的好处是让光伏组件生产商更好地售卖他们的产品。但是在我看来,这并不叫做“光伏建筑一体化”!
笔者:BIPV是一项综合性的技术,在发展的过程中一定需要各利益相关方,比如建筑师、能源提供商、光伏组件供应商等协同合作。对此你怎么看?
哈格曼:传统的过程是这样的:建筑师只是对建筑物的形状、方位和功能负责。然后在设计的过程中,开始考虑能源系统的供应,这时候工程师进入。楼宇的保温、空调系统、通风装置等技术再逐渐加入进来。而光伏组件是到了最后,直接附着在建筑物上或者在更晚的时候才采用。按照这个程序,能够对未来能源需求施加影响的机会,势必随着漫长的设计和建造过程而逐渐降低,相关的成本却不断上升。而如果换一种体系,就完全不一样了。即把光伏组件的运用放到最初的设计环节里,因为能源需求本来就与建筑物本身的形状相关。这样才能更有效地利用能源。
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