Pixelisering af solpaneler for at forskønne bygningsfacader

Bygninger forbruger omkring en tredjedel af verdens energi og er ansvarlige for 40 % af drivhusgasemissionerne. Reduktion af kulstofemissioner og brug af vedvarende ren energi i bygninger er afgørende for at nå målene om kulstofneutralitet for hele samfundet.

At integrere solpaneler i bygninger er en af ​​de mest lovende måder at reducere kulstofemissioner og støtte en bæredygtig fremtid.

Facader bør bruges til solpanelintegration

Tidligere blev de fleste solpaneler (solcelleanlæg) til bygninger installeret på tage, men tagarealerne kan begrænses. Bygningsfacader tilbyder langt mere overfladeareal og kunne bruges til denne applikation.

Tidligere forskning har vist, at facadeintegreret solcelleanlæg (FIPV) er en ny og essentiel løsning til høst af solenergi. I Norge, hvor solen normalt står lavt, har bygningsfacader et særligt potentiale for anvendelse af solpaneler.

Udfordringer inden for æstetik

Det æstetiske aspekt af solpaneler kan dog være udfordrende. De sorte eller mørkeblå farver på almindelige solpaneler er ikke ideelle til bygningsfacader, og arkitekter er meget imod at bruge kedelige farver til deres design.

Derudover er Norge fuld af farverige huse, hvoraf mange er hundreder af år gamle. Farverne på traditionelle bygninger er attraktive for turister og præsenterer en smuk "stedsans" for de lokale beboere.

Det er svært at forestille sig, at arkitekter eller ejere ville acceptere solpaneler, hvis det betød, at alle huse skulle være sorte eller mørke farver.

Pixeliseringsmetode til design

For at løse dette problem har et forskerhold (Changying Xiang og professor Barbara Szybinska Matusiak) ved NTNUs lys- og farvecenter foreslået en ny metode til at udstyre bygningsfacader med farverige solpaneler for at producere energi med god effektivitet.

Ligesom mosaikbilleder eller "Neo-Impressionisme"-kunstværker kan pixeliseringsmetoden kombinere forskellige farvede solpaneler på den samme facade - med jævn farveovergang i rækkefølge. På denne måde kan både lysfarvede solpaneler (normalt med lavere energiproduktivitet) og mørkefarvede solpaneler (normalt med god energiproduktivitet) i samme eller lignende nuancer kombineres, hvilket giver en acceptabel energiproduktivitet for en samlet facade.

Undersøgelsen viser, at pixelerede farverige solfacader kan producere så meget som 85 %-93 % energi sammenlignet med en helt sort solcellefacade.

Endnu vigtigere er det, at pixeliseringsmetoden kan anvende en lokal farvepalet – som er en samling af typiske farver i lokal kontekst.

For eksempel viser billedet nedenfor typiske farver fra byen Trondheim. Arkitekter kan bede PV-virksomheder om at producere den nøjagtige farve, der passer til eksisterende bygningsfacader til solpaneler. På denne måde kan brugen af ​​pixelisering respektere traditionelle designs og samtidig bidrage til den farverige "rumfølelse" i værdifulde byrum.

Tilfredsstillende æstetisk ydeevne

Den æstetiske ydeevne af de foreslåede pixeliseringsdesigns blev testet gennem en international onlineundersøgelse af mere end 300 deltagere med forskellig baggrund fra Norge, Danmark, Kina, Polen, Holland, Italien, Australien, USA, Japan og Brasilien.

Undersøgelsen viser, at designs med pixeliseringsmetoden foretrækkes af flertallet, og de opleves som værende mere behagelige end ikke-pixelerede almindelige farvedesigns. Derudover mente de fleste af deltagerne, at design med lokale farver var passende i en urban sammenhæng.

Good energy productivity

Another case study in Trondheim was also conducted, where the pixelization method was used in small are with three high-rise residential apartments.

A colorful renovation design for the high-rise apartment was created, where the energy productivity of the colorful solar façade would be around 80% of a black solar façade. The electricity produced by the colorful solar façade can cover around 26% of the total household energy consumption for these residences.

This research provides novel solutions and design references for applying colored photovoltaics in urban contexts on large scales. The researchers believe that façade-integrated photovoltaics will provide a useful approach to tackle climate changes and achieving a carbon-neutral society. + Udforsk yderligere

Colorful solar panels could make the technology more attractive