الخلايا الكهروضوئية المتكاملة مع المباني ( BIPV ) تجمع بين توليد الطاقة الشمسية والوظيفة المعمارية، حيث تُدمج وحدات الطاقة الكهروضوئية مباشرةً في هيكل المبنى، مثل واجهته أو سقفه أو نافذة السقف. لا تُنتج أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) طاقة نظيفة فحسب، بل تُشكّل أيضًا جزءًا من غلاف المبنى، مُستبدلةً المواد التقليدية. مع ذلك، تختلف عملية التركيب اختلافًا كبيرًا عن عملية تركيب الألواح الشمسية التقليدية، وتتضمن عدة خطوات مُتخصصة.

1. التخطيط والتصميم الأولي

تتضمن المرحلة الأولى من مشروع BIPV تخطيطًا وتنسيقًا دقيقين بين المهندسين المعماريين والمهندسين ومتخصصي الطاقة الشمسية. وتُراجع عوامل مثل اتجاه المبنى، والمناخ المحلي، وإنتاج الطاقة المتوقع، وجماليات التصميم.

بخلاف أنظمة الطاقة الشمسية التقليدية التي تُركّب فوق الأسطح القائمة، يجب دمج وحدات BIPV في خطة البناء أو التجديد الأصلية. هذا يعني أنه يجب تخصيص كل عنصر، بدءًا من شكل الوحدة ووصولًا إلى مساراتها الكهربائية. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى هياكل تركيب متخصصة لضمان اندماج الوحدات بسلاسة مع التصميم دون المساس بالسلامة أو الأداء.

الشركات المصنعة مثل شركة إس آي سي للطاقة الشمسية تُركز شركة "أوتوكلاف"، المتخصصة في إنتاج وتوريد هياكل تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، على التعاون مع مصممي المشاريع في مرحلة مبكرة من العملية. صُممت أنظمة التركيب الخاصة بها لتتكيف مع المتطلبات الخاصة بتطبيقات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة (BIPV)، وخاصةً عند دمجها مع الأسقف والواجهات.

2. التحضير الهيكلي والكهربائي

قبل تركيب أي مكونات، يجب تقييم هيكل المبنى للتأكد من قدرته على تحمل وزن وحمل وحدات BIPV. وفي الوقت نفسه، يجب تجهيز الأسلاك، والمحولات، والتوصيل بالشبكة الكهربائية.

في الأنظمة المثبتة على الواجهات، تُدمج الإطارات والمثبتات في هيكل الجدار. أما بالنسبة لأسقف BIPV، فيُصبح العزل المائي محورًا أساسيًا، حيث تُشكل الوحدات جزءًا لا يتجزأ من مادة التسقيف نفسها. يُعدّ الصرف والعزل وحواجز البخار المناسبة أساسيًا لضمان متانة التركيب.

يقدم موردو التركيب، مثل شركة SIC Solar، حلولاً مصممة خصيصاً لتلبية معايير البناء مع ضمان سهولة التركيب. مكونات الأقواس المُجمّعة مسبقاً تُقلل من وقت التركيب وتُساعد في تجنب الأخطاء في الموقع.

3. تركيب نظام التركيب

يبدأ تركيب الهيكل الأساسي بعد اكتمال جميع التحضيرات. هذا النظام مسؤول عن دعم وحدات BIPV، وضمان سلامة الهيكل، والحفاظ على محاذاة سليمة.

يجب وضع أنظمة السكك الحديدية، وأدوات التثبيت، وأختام الوصلات بدقة. غالبًا ما تكون التفاوتات في أنظمة BIPV أضيق منها في الأنظمة التقليدية، لأن الوحدات تُشكل جزءًا من سطح المبنى المرئي. حتى الانحرافات الطفيفة قد تؤثر على كلٍّ من أداء الطاقة والجاذبية البصرية.

في العديد من المشاريع، تُفضّل حوامل الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الألومنيوم نظرًا لمتانتها ومقاومتها للتآكل. تُقدّم شركة SIC Solar مجموعة متنوعة من هذه المواد، مُلائمةً لأنظمة BIPV المائلة والرأسية.

4. تركيب الوحدة والأعمال الكهربائية

بعد تركيب نظام الرفوف، تُركَّب وحدات BIPV وفقًا لتصميم المبنى. يمكن استخدام وحدات شفافة أو شبه شفافة في فتحات السقف أو الجدران الستارية، بينما تُركَّب وحدات معتمة على الجدران والأسقف.

يجب توصيل كل وحدة بعناية باستخدام موصلات مقاومة للعوامل الجوية. تُمرَّر صناديق التوصيل وكابلات التيار المستمر عبر نظام التركيب للحفاظ على مظهر أنيق. يجب الالتزام الصارم بمعايير العزل الكهربائي والتأريض والسلامة من الحرائق.

لأن الوحدات تؤدي وظيفتين: كمولدات للطاقة ومواد بناء، يلزم توخي عناية إضافية أثناء التعامل معها وتركيبها. يعتمد العديد من المُركِّبين على أدلة التركيب المُفصَّلة التي تُقدمها شركات تصنيع أنظمة التركيب، مثل شركة SIC Solar، لضمان السلامة والدقة.

5. تشغيل النظام

بعد التثبيت، يخضع النظام لاختبارات للتأكد من سلامة جميع التوصيلات وتوافق الأداء مع المعايير المتوقعة. تُجرى اختبارات منحنى الجهد الكهربي، وفحوصات العزل، ومراقبة الأداء قبل توصيل النظام رسميًا بالشبكة.

غالبًا ما تتضمن الأنظمة المتكاملة للمباني معدات مراقبة تتتبع إنتاج الطاقة وسلامة النظام آنيًا. تساعد هذه الأدوات مالكي المباني على ضمان الأداء الأمثل مع الكشف المبكر عن المشاكل المحتملة.