การติดตั้งโซลาร์เซลล์บนหลังคาเป็นหนึ่งในวิธีลดค่าไฟที่ได้รับความนิยม แต่สำหรับอาคารสำนักงาน โรงแรม หรืออาคารสูงที่มีพื้นที่หลังคาจำกัด หรือมีการติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ จนไม่เหลือพื้นที่สำหรับวางแผงโซลาร์เซลล์ ผนังโซลาร์เซลล์ จึงกลายเป็นอีกทางเลือกที่น่าสนใจ เพราะสามารถเปลี่ยนพื้นที่ผนังภายนอกอาคารให้ผลิตพลังงานไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ได้
เทคโนโลยีนี้เรียกว่า BIPV (Building-Integrated Photovoltaics) ซึ่งนำระบบผลิตไฟฟ้ามาผสานเข้ากับส่วนประกอบของอาคารโดยตรง อย่างไรก็ตาม ผนังโซลาร์เซลล์มีทั้งข้อดีและข้อจำกัด โดยเฉพาะเรื่องทิศทางแสงแดด ประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า และต้นทุนติดตั้งที่แตกต่างจากระบบบนหลังคา บทความนี้จะพาไปทำความเข้าใจเทคโนโลยีดังกล่าว เพื่อประเมินความเหมาะสมก่อนนำไปใช้กับอาคารจริง
ผนังโซลาร์เซลล์ (BIPV) คืออะไร และทำงานอย่างไร?
ผนังโซลาร์เซลล์ คือ ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งหรือผสานเข้ากับผนังภายนอกอาคาร เพื่อเปลี่ยนพื้นผิวอาคารให้สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ โดยเฉพาะอาคารที่มีพื้นที่หลังคาไม่เพียงพอสำหรับติดตั้งระบบ Solar Rooftop
หนึ่งในเทคโนโลยีที่นำมาใช้คือ BIPV หรือ Building-Integrated Photovoltaics ซึ่งเป็นการนำวัสดุผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์มาเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบอาคาร เช่น ผนังภายนอก กระจกอาคาร หลังคา หรือฟาซาด (Facade) โดยวัสดุเหล่านี้ทำหน้าที่ทั้งเป็นส่วนประกอบของอาคารและผลิตไฟฟ้าไปพร้อมกัน
หลักการทำงานของผนังโซลาร์เซลล์คล้ายกับระบบโซลาร์เซลล์ทั่วไป กล่าวคือ เมื่อแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์แสงอาทิตย์ ระบบจะผลิตไฟฟ้ากระแสตรง (DC) จากนั้นอินเวอร์เตอร์จะแปลงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) เพื่อนำไปใช้งานภายในอาคาร หรือจัดการพลังงานตามรูปแบบระบบที่ออกแบบไว้
Solar Wall กับ BIPV ต่างกันอย่างไร?
แม้คำว่า Solar Wall และ BIPV มักถูกกล่าวถึงร่วมกัน แต่ไม่ได้มีความหมายเหมือนกันทั้งหมด โดย Solar Wall เป็นคำกว้างที่ใช้เรียกระบบโซลาร์เซลล์บริเวณผนังอาคาร ส่วน BIPV เป็นเทคโนโลยีที่นำวัสดุผลิตไฟฟ้ามาผสานเป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบอาคาร
ตัวอย่างเช่น การนำแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปมาติดตั้งบนโครงยึดด้านหน้าผนังเดิม อาจจัดเป็นระบบ BAPV (Building-Applied Photovoltaics) มากกว่า BIPV เพราะแผงไม่ได้ทำหน้าที่ทดแทนวัสดุอาคารโดยตรง
ในทางกลับกัน หากใช้แผงผลิตไฟฟ้าเป็นวัสดุกรุผนังหรือเป็นส่วนหนึ่งของระบบฟาซาด โดยทำหน้าที่ด้านสถาปัตยกรรมร่วมกับการผลิตไฟฟ้า ก็สามารถจัดอยู่ในกลุ่ม BIPV ได้
ผนังโซลาร์เซลล์ Solar Wall มีกี่รูปแบบ และนำไปใช้กับอาคารอย่างไร?
การออกแบบโซลาร์เซลล์ติดผนังมีหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับลักษณะอาคาร วัสดุที่เลือกใช้ และความต้องการด้านสถาปัตยกรรม โดยรูปแบบที่พบได้มีดังนี้
1. ผนังโซลาร์เซลล์แบบทึบ (Opaque PV Facade)
ใช้แผงผลิตไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของวัสดุกรุผนังภายนอกอาคาร เหมาะกับพื้นที่ผนังทึบที่ไม่จำเป็นต้องรับแสงธรรมชาติจากภายนอก สามารถออกแบบให้เข้ากับรูปลักษณ์ของอาคารได้
2. กระจกโซลาร์เซลล์ (Photovoltaic Glass)
ใช้กระจกที่ผสานเซลล์แสงอาทิตย์เป็นส่วนหนึ่งของผนังอาคารหรือ Curtain Wall โดยบางรุ่นสามารถให้แสงธรรมชาติผ่านเข้าสู่อาคารได้ เหมาะกับอาคารสำนักงานและอาคารพาณิชย์ที่ต้องการทั้งความสวยงามและการผลิตไฟฟ้า
3. ฟาซาดโซลาร์เซลล์แบบบังแดด (PV Shading Facade)
นำแผงโซลาร์เซลล์มาประยุกต์ใช้กับระแนงหรืออุปกรณ์บังแดดภายนอกอาคาร ช่วยลดแสงแดดที่เข้าสู่ตัวอาคารและผลิตไฟฟ้าได้พร้อมกัน โดยการจัดเป็น BIPV หรือ BAPV ขึ้นอยู่กับบทบาทของแผงในระบบอาคาร
การเลือกใช้แต่ละรูปแบบต้องคำนึงถึงความแข็งแรงของโครงสร้าง การระบายอากาศ การป้องกันน้ำรั่วซึม และความปลอดภัยด้านอัคคีภัย เนื่องจากวัสดุผลิตไฟฟ้าจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกอาคารที่ต้องใช้งานเป็นเวลานาน
ผนังโซลาร์เซลล์ต่างจาก Solar Rooftop อย่างไร?
แม้ทั้งสองระบบจะผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เหมือนกัน แต่มีความแตกต่างด้านตำแหน่งติดตั้ง การรับแสง และต้นทุนโครงการ ดังนี้
| ประเด็นเปรียบเทียบ | ผนังโซลาร์เซลล์ (BIPV) | Solar Rooftop |
| ตำแหน่งติดตั้ง | ผนัง ฟาซาด หรือเปลือกอาคาร | หลังคาอาคาร |
| การใช้พื้นที่ | ใช้พื้นที่แนวตั้งของอาคาร | ใช้พื้นที่หลังคา |
| การรับแสงแดด | ขึ้นอยู่กับทิศและมุมของผนัง | สามารถออกแบบมุมรับแสงให้เหมาะสมได้ในหลายกรณี |
| การผลิตไฟฟ้า | ผนังแนวตั้งมักผลิตไฟต่อกำลังติดตั้งได้น้อยกว่า | โดยทั่วไปมีศักยภาพรับแสงได้ดีกว่าเมื่อออกแบบเหมาะสม |
| ต้นทุนติดตั้ง | ขึ้นอยู่กับวัสดุฟาซาดและระบบอาคาร | ขึ้นอยู่กับแผงและโครงสร้างหลังคา |
| จุดเด่น | ผลิตไฟฟ้าพร้อมเป็นส่วนหนึ่งของอาคาร | เน้นผลิตไฟฟ้าจากพื้นที่หลังคา |
โดยทั่วไป Solar Rooftop ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับอาคารที่มีพื้นที่หลังคาเพียงพอและได้รับแสงแดดดี ขณะที่ BIPV สามารถช่วยเพิ่มพื้นที่ผลิตไฟฟ้าให้กับอาคารที่มีข้อจำกัดด้านหลังคา โดยเฉพาะโครงการที่กำลังออกแบบหรือปรับปรุงผนังภายนอกอยู่แล้ว
อย่างไรก็ตาม การเปรียบเทียบความคุ้มค่าควรพิจารณาทั้งพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้และต้นทุนวัสดุอาคารที่ BIPV สามารถทดแทน ไม่ใช่เปรียบเทียบเฉพาะราคาของแผงโซลาร์เซลล์เท่านั้น
ผนังโซลาร์เซลล์ Solar Wall มีข้อดีอย่างไร สำหรับอาคารที่มีพื้นที่หลังคาจำกัด?
ข้อได้เปรียบของผนังโซลาร์เซลล์ไม่ได้มีเพียงการเพิ่มพื้นที่ผลิตไฟฟ้า แต่ยังสามารถนำเทคโนโลยีมาผสานกับการออกแบบอาคารได้ โดยมีประโยชน์ที่น่าสนใจดังนี้
- เพิ่มพื้นที่ผลิตไฟฟ้าโดยไม่ต้องขยายหลังคา : ใช้ประโยชน์จากผนังและฟาซาดที่ได้รับแสงแดด เหมาะกับอาคารสูงหรืออาคารที่มีอุปกรณ์บนหลังคาจำนวนมาก
- ช่วยลดค่าไฟฟ้าของอาคาร : ไฟฟ้าที่ผลิตได้สามารถนำไปใช้กับระบบปรับอากาศ แสงสว่าง และอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในอาคาร ช่วยลดปริมาณไฟฟ้าที่ต้องซื้อจากการไฟฟ้า
- ผสานกับงานออกแบบสถาปัตยกรรม : วัสดุ BIPV มีรูปแบบ สี และระดับความโปร่งแสงให้เลือกตามผลิตภัณฑ์ จึงสามารถออกแบบให้กลมกลืนกับรูปลักษณ์ของอาคาร
- ช่วยควบคุมแสงและความร้อน : BIPV บางประเภททำหน้าที่เป็นวัสดุบังแดดหรือส่วนประกอบของเปลือกอาคาร ซึ่งอาจช่วยลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ที่เข้าสู่ภายในได้ หากออกแบบอย่างเหมาะสม
- สนับสนุนเป้าหมายด้านความยั่งยืน : การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ช่วยลดการพึ่งพาไฟฟ้าจากระบบจำหน่าย และสนับสนุนการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขององค์กร
ประโยชน์เหล่านี้สอดคล้องกับแนวทางของ IEA PVPS ที่มองว่า BIPV เป็นเทคโนโลยีซึ่งต้องพิจารณาทั้งประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้าและหน้าที่ของวัสดุอาคารร่วมกัน ไม่ใช่ประเมินเฉพาะกำลังผลิตของแผงเท่านั้น
ข้อจำกัดของผนังโซลาร์เซลล์ที่ควรรู้ก่อนติดตั้ง
แม้ BIPV จะเพิ่มโอกาสในการผลิตไฟฟ้าจากพื้นที่อาคาร แต่ไม่ได้หมายความว่าผนังทุกด้านจะเหมาะกับการติดตั้งโซลาร์เซลล์ การวางแผนจึงต้องพิจารณาข้อจำกัดสำคัญต่อไปนี้
ทิศทางผนังและปริมาณแสงแดด
ทิศทางเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการผลิตไฟฟ้าของ Solar Wall เนื่องจากแผงบนผนังมักติดตั้งในแนวตั้ง ต่างจากแผงบนหลังคาที่สามารถปรับมุมเอียงให้เหมาะกับการรับแสงได้ง่ายกว่า
สำหรับอาคารในประเทศไทย ผนังทิศใต้เป็นหนึ่งในทิศที่ควรนำมาประเมินศักยภาพ ขณะที่ผนังทิศตะวันออกและตะวันตกจะมีรูปแบบการรับแสงแตกต่างกันตามช่วงเวลา อย่างไรก็ตาม ไม่ควรสรุปว่าทิศใดดีที่สุดสำหรับทุกอาคาร เพราะผลผลิตจริงยังขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ตั้ง เงาบดบัง และรูปทรงของอาคาร
ต้นทุนวัสดุและการติดตั้ง
ระบบ BIPV อาจมีต้นทุนสูงกว่าการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไป เนื่องจากต้องใช้วัสดุที่เหมาะกับงานสถาปัตยกรรมและมีรายละเอียดด้านโครงสร้าง ระบบยึดติด และการป้องกันสภาพอากาศเพิ่มเติม
อย่างไรก็ตาม หากติดตั้งในโครงการก่อสร้างใหม่หรือปรับปรุงฟาซาดอยู่แล้ว ควรนำมูลค่าของวัสดุผนังเดิมที่ BIPV เข้ามาทดแทนมาหักออกจากต้นทุนโครงการ เพื่อให้เปรียบเทียบความคุ้มค่าได้อย่างเหมาะสม
ความปลอดภัยและการบำรุงรักษา
การติดตั้งโซลาร์เซลล์อาคารในแนวผนังต้องคำนึงถึงทั้งมาตรฐานงานก่อสร้างและระบบไฟฟ้า เช่น การรับแรงลม การป้องกันน้ำรั่วซึม การระบายความร้อน ความปลอดภัยจากอัคคีภัย และการเข้าถึงอุปกรณ์เพื่อซ่อมบำรุง
โดยเฉพาะอาคารสูง การเปลี่ยนแผงหรือซ่อมแซมระบบอาจต้องใช้อุปกรณ์ทำงานบนที่สูง จึงควรวางแผนการเข้าถึงตั้งแต่ขั้นตอนออกแบบ รวมถึงตรวจสอบมาตรฐานผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดด้านความปลอดภัยของระบบฟาซาดโดยรวม
ผนังโซลาร์เซลล์เหมาะกับอาคารประเภทไหนบ้าง?
การใช้ BIPV เหมาะกับอาคารที่ต้องการเพิ่มพื้นที่ผลิตไฟฟ้าและให้ความสำคัญกับการออกแบบเปลือกอาคาร โดยเฉพาะโครงการที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่หลังคา เช่น
- อาคารสำนักงานสูง : มีพื้นที่ฟาซาดจำนวนมากเมื่อเทียบกับหลังคา และมีความต้องการใช้ไฟฟ้าสำหรับระบบปรับอากาศและสำนักงานในช่วงกลางวัน
- โรงแรมและอาคารพาณิชย์ : สามารถนำวัสดุ BIPV มาผสานกับงานออกแบบภายนอก พร้อมผลิตไฟฟ้าสำหรับใช้ในอาคาร
- ศูนย์การค้าและอาคารขนาดใหญ่ : เหมาะกับโครงการที่มีผนังหรือส่วนบังแดดขนาดใหญ่ และต้องการเพิ่มพื้นที่ติดตั้งระบบพลังงานแสงอาทิตย์
- อาคารก่อสร้างใหม่ : สามารถวางแผน BIPV ร่วมกับสถาปนิกและวิศวกรตั้งแต่ต้น เพื่อให้วัสดุผลิตไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของอาคารได้อย่างเหมาะสม
- อาคารที่ปรับปรุงฟาซาด : มีโอกาสนำ BIPV มาใช้ทดแทนวัสดุเดิมบางส่วน โดยต้องตรวจสอบความแข็งแรงและความเข้ากันได้กับโครงสร้างอาคาร
สำหรับอาคารที่มีพื้นที่หลังคาเพียงพอและได้รับแสงแดดดี การติดตั้ง Solar Rooftop อาจยังเป็นตัวเลือกแรกในด้านความคุ้มค่า ส่วน BIPV เหมาะกับการพิจารณาเป็นระบบเสริมหรือทางเลือกสำหรับพื้นที่ที่ระบบบนหลังคาไม่สามารถตอบโจทย์ได้ทั้งหมด
เปลี่ยนผนังอาคารให้ผลิตไฟฟ้าได้ อีกทางเลือกของการลงทุนพลังงานสะอาด
ผนังโซลาร์เซลล์เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยขยายแนวคิดการผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ให้ก้าวพ้นข้อจำกัดของพื้นที่หลังคา โดยนำวัสดุผลิตไฟฟ้ามาผสานเข้ากับผนังและฟาซาดของอาคาร ทำให้พื้นที่ที่เคยทำหน้าที่เป็นเพียงเปลือกอาคารสามารถสร้างประโยชน์ด้านพลังงานได้เพิ่มเติม
แม้ BIPV จะช่วยเพิ่มพื้นที่ผลิตไฟฟ้าให้อาคาร แต่ความคุ้มค่ายังขึ้นอยู่กับทิศทางแสงแดด ต้นทุนติดตั้ง และการบำรุงรักษา ไม่ว่าจะเป็นโครงการก่อสร้างใหม่หรืออาคารที่ต้องการเพิ่มศักยภาพด้านพลังงาน ทีมวิศวกรจากบริษัทติดตั้งโซลาร์เซลล์ Powervault Thailand พร้อมให้คำปรึกษา สำรวจพื้นที่ และประเมินผลตอบแทนการลงทุนฟรี! เพื่อออกแบบการใช้ Solar Wall ร่วมกับ Solar Rooftop ให้เหมาะสมและคุ้มค่าในระยะยาว
ติดต่อเราได้ที่
โทร : 02 397 1137
Email : sunisa.p@powervaultthailand.com
Line : @powervaultthailand