Projektas prisidės prie naujų aukštos pridėtinės vertės produktų kūrimo, bus sudaromos sąlygos tyrėjams dalyvauti įmonės MT ir EP veiklose, naudojant projekto įgyvendinimo metu sukurtus technologinius procesus bus pagaminti trijų naujai sukurtų produktų prototipai ir bus pasirengta juos pristatyti rinkai Vienas svarbiausių šiandienos ES ir viso pasaulio aplinkosauginių tikslų – sumažinti anglies dvideginio išmetimus į aplinką. Siekiant įgyvendinti šį tikslą, reikšmingas vaidmuo tenka pastatų energinio efektyvumo didinimui. 2021 m. priimta nauja direktyvos 2010/31/ES dėl pastatų energinio naudingumo redakcija numato, kad iki 2050 m. visi nauji pastatai turi turėti iš esmės subalansuotą energijos balansą (beveik nulinės energijos), iki 2028 m. – kai tai techniškai ir ekonomiškai įmanoma – turėti tokios pačios galios atsinaujinančios elektros energijos gamybos įrenginius, kaip ir įvadas į pastatą. Į pastatus integruojami atsinaujinančios elektros energijos gamybos įrenginių rinka (angl. building integrated photovoltaics, BIPV), apjungianti fotoelektros ir statybų pramonės sektorius, yra labiausiai auganti ES fotoelektros rinkos dalis. Grand View Research skelbiamais duomenimis, BIPV rinka 2023-2030 m. bus viena iš sparčiausiai augančių rinkų pasaulyje (numatomas 21 proc. sudėtinis metinis augimo tempas), o jos augimą artimoje ateityje nulems palanki įstatyminė bazė ir moksliniai-technologiniai pasiekimai, pritaikomi įvairiems fotoelektrinių modulių integravimo į pastatų fasadus bei stogus architektūriniams sprendimams. Tačiau savo augimo galimybių rinka neišnaudoja – pramonė vis dar negali pasiūlyti holistinių BIPV sprendimų kurie atlieptų pagrindinius rinkos iššūkius: atitikimą standartams, estetiką ir kainą. Apibendrinant, rinkos plėtra ribojama dėl kelių priežasčių: - Reikalavimai rinkoje esantiems BIPV prietaisams labai priklauso nuo šalies, kurioje jie yra montuojami: didžioje daugumoje šalių jiems galioja fotoelektros gaminiams ir pagrindiniai statybinėms konstrukcijoms būtini standartai, tačiau kai kuriose šalyse (Vokietija, Prancūzija, Norvegija ir kt.) jau galioja ar rengiami papildomi reikalavimai, pagal kuriuos BIPV prietaisai turi atitikti vietinius standartus, kuriuos nustato kiekviena šalis ir / ar regionas atskirai. Tam, kad pasiekti labiausiai išsivysčiusių šalių rinkas, būtina padidinti BIPV priešgaisrinę klasę tiek fotoelektrinio modulio, tiek ir montuojamo fasado segmento lygmenyje. - Dabartiniai rinkoje esantys BIPV prietaisai vis dar dažniausiai yra montuojami ant pastato (fasado ir/ar stogo) konstrukcijos – t.y., yra suformuojamas antrinis fasadas, kuriame sumontuojama saulės jėgainė. Ši rinkos niša yra pakankamai užpildyta ir plėtros galimybių nėra daug, nes papildomos konstrukcijos ženkliai padidina statybos kaštus ir statinio gaisro rizikas. Tam, kad pasiekti rinkos proveržį reikia, kad BIPV moduliai būtų pagaminti taip, kad jie patys būtų statybiniai elementai ir/ar fasado segmentai bei būtų montuojami taip pat, kaip ir standartiniai statybiniai elementai. - Tradiciniai sprendimai nėra patrauklūs ir tuo, kad nesugeneruoja elektros energijos kiekio, reikalingo beveik nulinės energijos balansui pasiekti. Tai ypač aktualu atliepiant pastatų estetikos reikalavimus (spalvoti fasadai, dizaino elementai ir pan.) – ant viršutinio stiklo uždėjus spalvą ar dizaino elementą krenta įrenginių efektyvumas, nes modulyje esančius saulės elementus pasiekia ženkliai mažiau saulės šviesos, todėl pagaminamas atitinkamai mažesnis energijos kiekis. Tam, kad atliepiant dizaino ir estetikos reikalavimus būtų generuojamas maksimalus energijos kiekis, reikia didinti nominalią fotoelektrinio modulio galią – naudoti naujos kartos daugiau energijos generuojančius saulės elementus, mažinti energijos nuostolius modulio viduje naudojant įvairias saulės elementų jungimo kombinacijas ir pan. Šis kompleksinis poreikis sukelia daugybę technologinių ir netechnologinių iššūkių visai BIPV produktų vertės kūrimo grandinei, kadangi reikia suderinti ir į galutinį produktą įdiegti daug skirtingų technologijų, užtikrinančių tiek aukštus ir vis augančius energijos generavimo, tausojimo ir taupymo pastatuose reikalavimus, tiek ir estetinį vaizdą. - BIPV iššūkiai, susijęs su pastatų priešgaisrine sauga: nepakankama priešgaisrinė klasė dėl BIPV produktų gamyboje naudojamų degių medžiagų: laminavimo plėvelių (stiklo krašto problema) ir polimerinio galinio lakšto (tik stiklas/polimeras moduliams, kurie dėl žemos priešgaisrinės klasės kaip statybos elementai šiandien iš viso nėra naudojami). Papildomi priešgaisrinės saugos iššūkiai atsiranda ir montavimo etape: didžiausiose rinkose įsigaliojant nuo pastato aukščio priklausomiems priešgaisrinės klasės reikalavimams, didžioji dalis šiandien rinkoje esančių BIPV elementų jau darosi nepatrauklūs: jų atsisakoma ir dėl montavimo kompleksiškumo, ir dėl kainos. - Iššūkiai, susiję su modulio kaip daugiafunkcinio gaminio (elektros energiją gaminantis konstrukcinis statybos elementas) panaudojimu: nėra standartinių sprendimų BIPV integravimui į statybinį fasado segmentą – BIPV turi būti standartinio statybinio fasado segmento dalis. Pastaruoju metu dėmesys yra sutelktas į standartizuotus kasetinius pastatų fasadus (angl. rainscreen-facades): jie yra paprastai montuojami, lengvai keičiami, tinkami tiek mažaaukštei, tiek daugiaaukštei statybai, naujai statybai ir pastatų atnaujinimui, o svarbiausia – tinka fotoelektriniams moduliams, nes yra tūriniai, t.y., lieka vietos jungčių dėžutei. Tačiau šiuo metu BIPV kasetiniuose fasaduose naudojami labai retai: stiklas/polimeras moduliai nėra naudojami dėl priešgaisrinės saugos ribojimų, stiklas/stiklas moduliai mažaaukštei statybai nenaudojami dėl aukštos kainos ir svorio (juos naudojant viršijamos leistinos konstruktyvinės apkrovos), daugiaaukštei statybai galioja aukščiausi priešgaisrinės saugos reikalavimai, kuriuos atitinka tik nedaugelio stiklas/stiklas modulių gamintojų produktai. - Iššūkiai, susiję su fotoelektrinio modulio nominalia galia: Pastarąjį dešimtmetį daugybė pastangų buvo skiriama technologinių iššūkių, susijusių su elektros energijos generavimu modulio lygmenyje sprendimui. Vienu iš technologinio proveržio rezultatų galima laikyti 2019 m. rinkai pristatytus TOPCon (angl. Tunnel oxide passivated contact) saulės elementus, kurie yra patobulinta ir pažangesnė PERC saulės elementų versija. TOPCon technologiją pirmą kartą 2014 m. pristatė Vokietijos Fraunhofer ISE PV mokslo centras, 2016 m. jau buvo pagaminti pirmieji jų pavyzdžiai. Pagrindiniai TOPCon privalumai – mažiausiai 2 proc. didesnis efektyvumas saulės elemento lygmenyje, 0,1-0,2 proc. mažesnis temperatūros koeficientas ir 15 proc. didesnis atspindinčios atsitiktinės šviesos panaudojimas energijos generavimo faktorius – iš karto sudomino pagrindinius saulės elementų gamintojus. Didelę įtaką greitam TOPCon produktų pristatymui rinkai turėjo ir tai, kad gamybai reikėjo labai nedidelių investicijų: kadangi TOPCon struktūra tik šiek tiek skiriasi nuo PERC struktūros, gamintojai gali naudoti praktiškai tas pačias gamybos linijas su keliais papildomais procesais TOPCon gamybai. TOPCon jau pradeda dominuoti rinkoje ir didieji standartinių fotoelektrinių modulių gamintojai jau keičia PERC į TOPCon, tačiau BIPV moduliams technologinių gamybos sprendimų dar vis nėra. Įvardintas problemas galima išspręsti tik kompleksiškai: - Pirmiausiai, mažinti užsidegimo rizikas modulio lygmenyje – tam reikia pagerinti fotoelektrinių modulių priešgaisrinę klasę. Priešgaisrinę modulių klasę stiklas / stiklas moduliams galima pakelti sukuriant laminuoto stiklo krašto apsaugos sprendimą, kuris pilnai izoliuotų modulio vidų. Stiklas / polimeras moduliams sprendimas būtų labiau kompleksiškas ir siejamas su standartizuotu montavimu: reikia sukurti kasetinę struktūrą su priešgaisriniu užpildu, kuri apsaugotų polimerą nuo galimų temperatūros pokyčio šuolių. - Antra, padidinti nominalią fotoelektrinio modulio galią – tam reikia sukurti naujus pusiau automatinius ir automatinius technologinius procesus gaminiams su naujos kartos TOPCon saulės elementais bei pritaikyti juos lanksčiai BIPV modulių gamybai. Teikiamu projektu siekiama sukurti naujas žinias ir jas panaudoti aukščiau įvardintų problemų sprendimui. Naujų žinių pagrindu bus sukurti technologiniai procesai laminuoto stiklo krašto apsaugai, priešgaisrinei apsaugai kasetinio statybos elemento struktūroje bei fotoelektrinio modulio su naujos kartos saulės elementais gamybai. Naujų procesų efektyvumas bus demonstruojamas įdiegus juos į pusiau automatinę į pastatus integruojamų fotoelektrinių modulių gamybos liniją ir pagaminant trijų naujų skirtingos tikslinės paskirties elektros energiją gaminančius konstrukcinius statybos elementus pastatų fasadams. Įdiegti technologiniai procesai sudarys prielaidas įmonei sukurti konkurencingą standartinių statybų pramonei skirtų produktų portfelį, kuris atlieptų rinkos ir vartotojų lūkesčius bei užtikrintų įmonės konkurencijos augimą bei verslo plėtrą. Projekto rezultatas – penkių naujų produktų prototipai, tai: 1. Uždaras kasetinis BIPV fasado segmentas su priešgaisriniu užpildu; 2. Fasadinis modulis ventiliuojamiems fasadams su papildomu SafeEdge krašto izoliavimo sprendimu; 3. Aukštos priešgaisrinės klasės BIPV fasado segmentas ypatingiems pastatams; 4. Nauji technologiniai sprendimai pusiau automatinei gamybos linijai 5. Produktų 1-3 skaitmeniniai dvyniai (BIM objektai) statinių informaciniam modeliavimui (BIM) ir kitomis architektūrinio projektavimo priemonėms.