Korea has been at the forefront of green growth initiatives. In 2008, the government declared the new vision toward 'low-carbon society and green growth'. The government subsidies and Feed-in Tariff (FIT) increased domestic usage of solar power by supplying photovoltaic housing and photovoltaic generation systems. Since 2000, solar power industry has been the world's fastest growing source with the annual growth rate of 52.5%. Especially, BIPV(Building Integrated Photovoltaic) systems are capturing a growing portion of the renewable energy market due to several reasons. BIPV consists of photovoltaic cells and modules integrated into the building envelope such as a roof or facades. By avoiding the cost of conventional materials, the incremental cost of photovoltaics is reduced and its life-cycle cost is improved. When it comes to atypical building, numerous problems occur because PV modules are flat, stationary, and have its orientation determined by building surface. However, previous studies mainly focused on improving installations of solar PV technologies on ground and rooftop photovoltaic array and developing prediction model to estimate the amount of produced electricity. Consequently, this paper discusses the problem during a planning and design stage of BIPV systems and suggests the method to select optimal design of the systems by applying the national strategy and economic policies. Furthermore, the paper aims to develop BIM tool based on the engineering knowledge from experts in order for non-specialists to design photovoltaic generation systems easily.
This study was carried out to evaluate the Life Cycle Cost(LCC) of three types of RTPV(Building Integrated Photovoltaic) systems-Glass plus Granite. Crystalline BIPV and See through Amorphous BIPV-which were vertically installed to generate the same power output(76 kW level). Initial investment costs. cost. savings and maintenance costs had been predicted during the period of analysing the LCC of three types of BIPV(Building Integrated Photovoltaic) systems installed for the purpose of evaluating the LCC. In case of cost savings, it had been analyzed by measuring the amount of electric power generated, reduction in lighting load and heat & cooling loads through simulation. From this analysis, it was predicted that the See-through amorphous BIPV offering cost saving advantages demonstrated the economical efficiency similar to the Class plus Granite when it is backed by more than 20 years of durability.
With the rapid urbanization and growing energy use intensity in the built environment, the glazed curtainwall has become ever more important in the architectural practice and environmental stewardship. Besides its energy efficiency roles, window has been an important transparent component for daylight penetration and a view-out for occupant satisfaction. In response to the climate crisis caused by the built environment, this research focuses on the study of net-zero energy retrofitting by using a new building integrated photovoltaic (BIPV) curtainwall as a sustainable alternative to conventional window systems. Design variables such as building orientations, climate zones, energy attributes of BIPV curtainwalls, and glazed area were studied, to minimize energy consumption and discomfort hours for three cities representing hot (Miami, FL), mixed (Charlotte, NC), and cold (Minneapolis, MN). Parametric analysis and Pareto solutions are presented to provide a comprehensive explanation of the correlation between design variables and performance objectives for net-zero energy retrofitting applications.
Journal of the Korean Institute of Educational Facilities
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v.11
no.5
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pp.14-23
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2004
Building-integrated photovoltaic(BIPV) systems can operate as a multi-functional building components, which generates electricity and serves as part of building envelope. It can be regarded as a new architectural elements, adding to the building's aesthetics. Besides of these benefits, the application of PV systems into school buildings tends to play an important role in energy education to students. In this context, this study aims to analyse the applicability of PV systems into school buildings. For an existing school building, four types of BIPV designs were developed; rooftops, wall-attached, wall-mounted with angle, and sunshading device. Based on energy modeling of those BIPV systems, the whole 60.1kWp rated PV installation is expected to yield about 65.6MWh of electricity, that is about 50% more than the annual electricity consumption of the school, 44MWh. It was also found that the applicability of the PV systems into the school building was very high, and the rooftop systems with the optimized angle was the most efficient in energy production, followed by sunshading, wall-mounted with angle and wall-attached. It concludes that school buildings have a reasonable potential to apply PV systems in the aspects of building elements and electricity production.
Kim, Hyun-Il;Suh, Seung-Jik;Park, Kyung-Eun;Kang, Gi-Hwan;Yu, Gwon-Jong
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.28
no.6
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pp.87-92
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2008
Buildings are responsible for approximately 50% of current carbon dioxide emissions. Energy planning at a town and city scale needs a strategic approach, supported by strong planning policies. The purpose of this study was to investigate the urban scale grid-connected photovoltaic(PV) system for urban residential and commercial sector applications. The integration of PV technology into roof of houses is an approach that is being championed in Germany, Japan and United states etc. In the Korea, PV roofing systems already are given the large number of houses which are projected to be built by 2012. However unlike germany and Japan, urban scale grid-connected PV system is not yet installed. The solar city which is installed building-integrated photovoltaic system is available to use of renewable energy sources such as solar to meet demand, instead of fossil fuels, with the goal of realizing an ecologically oriented energy supply.
This paper outlines the processes and strategies studied and selected by the team during the design stages of the project for the incorporation of BIPV into the tower's façade. The goal was to create a system that helps reduce internal heating and cooling loads while collecting energy through photovoltaic panels located throughout the building. The process used to develop this façade system can be broken down into three stages. 1. Concept: BIPV as design catalyst for a high-rise building. 2. Optimization: Balancing BIPV and Human comfort. 3. Integration: Incorporating BIPV into a custom curtain wall design. The FKI Project clearly illustrates the evolution building enclosures from simple wall systems to high performance integrated architectural and engineering design solutions. This design process and execution of this project represent the design philosophy of our firm.
Demetrios N. Papadopoulos;Constantinos N. Antonopoulos;Vagelis G. Papadakis
Advances in Energy Research
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v.8
no.1
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pp.1-19
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2022
The application of Photovoltaic (PV) power in the building sector, is expanding as part of the ongoing energy transition into renewables. The article addresses the question of sustainability of energy generated from PVs through an environmental assessment of a building-integrated PV system (BIPV) connected to the grid through net metering. Employing retrospective life cycle analysis (LCA), with the CCaLC2 software and ecoinvent data, the article shows that the carrying structure and other balance of system (BOS) components are responsible for a three times higher energy payback time than the literature average. However, total environmental impact can be lowered through reuse or reinstallation of PVs on the same building structure after the 30-year interval. Further ways to improve environmental efficiency include identifying the most polluting materials for each LCA parameter. The results of this study are of interest to researchers and producers of PVs and organizations investing and promoting decentralized power production through PVs.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.18
no.1
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pp.30-34
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2017
The building integrated photovoltaic system (BIPV) attracts attention with regard to the future of the photovoltaic (PV) industry. It is because one of the promising national and civilian projects in the country. Since land area is limited, there is considerable interest in BIPV systems with a variety of angles and shapes of PV panels. It is therefore expected to be one of the major fields for the PV industry in the future. Since the irradiation is different from each installation angle, the output can be predicted by the angles. This is critical for a PV system to be operated at maximum power and use an efficient design. The development characteristics of tilted angles based on data results obtained via long-term monitoring need to be analyzed. The ratio of the theoretically available and actual outputs is compared with the installation angles of each PV module to provide a suitable PV system for the user.
This paper proposes a novel sensorless maximum power point tracking (11PPT) algorithm for PV systems. The method is based on dividing the operating time into several intervals in which the PV terminals are short circuited in one interval and the calculated short-current of the PV is obtained and used to determine the optimum operating point where the maximum output power can be obtained. The proposed MPPT algorithm has been introduced into a current-controlled boost converter whose duty ratio is controlled to the maintain MPP condition. The same sequence is then repeated regularly capturing the PV maximum power. The main advantage of this method is eliminating the current sensor. Meanwhile, this MPPT algorithm reduces the power oscillations around the peak power point which occurs with perturbation and observation algorithms. In addition, the total cost will decrease by removing the current sensor from the PV side. Finally, simulation results confirm the accuracy of the proposed method.
Kim, Beob-Jeon;Park, Jae-Wan;Yoon, Jong-Ho;Shin, U-Cheul
KIEAE Journal
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v.15
no.4
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pp.85-90
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2015
Purpose: In design and planning Building Integrated Photovoltaic(BIPV) system can reduce cost by replacing building facade as construction material such as roofs, outer walls and windows as well as generating electricity. BIPV system should be applied at the early stage of architectural design. However, it is hard to decide whether using BIPV system or not for architects and builders who are not professional at BIPV system because performance of system is considerably influenced by types of module, installation position, installation methods and so on. It is also hard for experts because commercialized analytical program of photovoltaic systems is too complicated to use and domestic meteorological data is limited to partial areas. Therefore, we need evaluation program of BIPV system which can easily but accurately interpret generating performance and evaluate validity of BIPV system at the early stage of architectural design even for inexpert. Method: In this study, we collected meteorological data of domestic major region and analyzed generation characteristic of BIPV system by using PVsyst(commercialized software) in accordance with regions, types of solar module, place and methods of installation and so on. Based on this data, we developed performance evaluation program of BIPV system named BIPV-Pro, through multiple regression analysis and evaluated its validity. Result: When comparing predictive value of annual average PR and annual electricity production of BIPV-Pro an that of PVsyst, each of root mean square error was 0.01897 and 123.9.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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