建物一体型太陽光発電（BIPV）：構成要素自体の価値と課題を超えて

建物一体型太陽光発電（BIPV）は、競争力の低い太陽光発電製品が市場に参入しようとする分野と捉えられることが多い。しかし、ベルリン・ヘルムホルツ・センターのPVcomB技術マネージャー兼副所長であるビョルン・ラウ氏は、この見方は必ずしも公平ではないと考えている。ラウ氏は、BIPVの普及において欠けているのは、建設業界、建設セクター、そして太陽光発電メーカーの交差点にあると指摘した。

PVマガジンより

過去10年間の太陽光発電産業の急速な発展により、年間の新規設置容量は世界市場規模で約100ギガワット（GWp）に達し、これは年間約3億5,000万枚から4億枚の太陽光モジュールが生産・販売されていることを意味します。しかし、建物への太陽光発電の統合は依然としてニッチ市場です。EUの研究プロジェクト「Horizon 2020」PVSITESの最新報告書によると、2016年には設置された太陽光発電容量のうち、建物の外壁に組み込まれたものは約2%に過ぎませんでした。世界のエネルギー消費量の70%以上、そして温室効果ガス排出量の約40%から50%が都市部から発生していることを考えると、このわずかな数字は特に印象的です。

温室効果ガス問題への対応とオンサイト発電の促進のため、欧州議会と欧州理事会は2010年に「ニアゼロエネルギービル（NZEB）」を中核コンセプトとする建築エネルギー効率に関する指令2010/31/EUを導入しました。この指令は、2021年以降に建設されるすべての新築建築物に適用されます。この指令は、今年初めに公共機関が入居する新築建築物に対して発効しました。

この指示では、NZEB状態を達成するための具体的な対策は規定されていません。建物所有者は、断熱、熱回収、省エネソリューションといったエネルギー効率向上策を検討することができます。しかし、建物全体のエネルギーバランスは規制目標であるため、建物内または周囲での積極的な発電は、NZEB基準を満たす上で不可欠です。

可能性と課題

太陽光発電の応用が、将来の建築設計や既存の建物インフラの改修において重要な役割を果たすことは間違いありません。NZEB規格はこの目標達成の原動力となるでしょうが、唯一の要因ではありません。建物一体型太陽光発電（BIPV）は、既存のエリアや表面を発電に活用できるため、都市部に追加のスペースを必要とせずに太陽光発電システムを追加することができます。一体型太陽光発電システムによって生成されるクリーン電力の潜在的可能性は非常に大きいです。ベクレル研究所が2016年に明らかにしたように、ドイツではBIPV発電が総電力需要に占める潜在的な割合は30%を超え、イタリアなどの南部の国々では40%近くに達します。

しかし、なぜBIPVソリューションは太陽光発電事業において未だに限られた役割しか果たしていないのでしょうか？なぜこれまで建設プロジェクトではほとんど考慮されていないのでしょうか？

これらの疑問に答えるため、ドイツ・ベルリンのヘルムホルツ材料エネルギーセンター（HZB）は昨年セミナーを開催し、BIPVの様々な分野の関係者と意見交換を行い、要件分析を実施しました。その結果、問題は技術不足そのものに起因するものではないことが明らかになりました。

HZBセミナーでは、新築または改修プロジェクトに携わる建設業界の専門家の多くが、BIPVとその関連技術の可能性に関する知識不足を認めました。多くの建築家、プランナー、そして建物所有者は、太陽光発電技術をプロジェクトに統合するための十分な情報を持っていません。そのため、人々はBIPVに関して、デザインの魅力不足、高コスト、過剰な複雑性など、多くの懸念を抱いています。こうした明らかな誤解を克服するためには、建築家や建物所有者のニーズを最優先し、これらの関係者がBIPVをどのように捉えているかを理解することが最優先されるべきです。

思考モードの変革

BIPVは、多機能性も美観も求められない従来の屋上設置型太陽光発電システムとは多くの点で異なります。メーカーが建築部材に組み込む製品を開発する場合、再考が必要です。建築家、施工業者、そして建物の利用者は、当初、建物の外壁に従来の機能が搭載されることを期待していました。彼らの視点から見ると、発電は単なる付加的な機能に過ぎません。さらに、多機能BIPVコンポーネントの開発者は、以下の点も考慮する必要があります。

• さまざまなサイズ、形状、色、透明度を持つ太陽光アクティブ建築コンポーネント向けのコスト効率の高いカスタマイズされたソリューションを開発します。

• 標準を設定し、魅力的な価格を提供します（ビルディングインフォメーションモデリング（BIM）などの成熟した計画ツールを適用することが望ましい）。

• 建築材料と発電部品を統合することにより、太陽光発電部品が新しいタイプのファサード部品に統合されます。

• 一時的な（局所的な）影に対して高い耐性があります。

• 長期安定性を確保し、出力の長期減衰、外観の長期安定性および劣化（色安定性など）に注意してください。

• 現場の特定の条件に適応した監視および保守計画を策定します（設置高さ、欠陥のあるコンポーネントまたはファサードコンポーネントの交換を考慮）。

• 安全（防火を含む）、建築基準法、エネルギー規制などの法的および規制上の要件を遵守します。