Date of Award

11-2020

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

Architectural Engineering

First Advisor

Professor Kheira Anissa Tabet Aoul

Second Advisor

Dr. Ahmed Hassan

Abstract

Buildings consume about 40% of the total annual energy produced globally; however, under the extreme hot climate of the United Arab Emirates (UAE) this reaches almost 80%. From an architectural perspective, this study focuses on Building Integrated Photovoltaics (BIPV) as a multi-functional, innovative solar technology that provides on-site renewable energy. Researchers affirm that BIPV has the potential to convert the building from a consumer of energy, to a producer of renewable energy while advancing net-zero targets, and maintaining building aesthetics, functionality, and structural stability. Along with other technical and economic benefits, BIPV can also contribute towards advancing the global energy transition towards clean energy. Despite this, literature confirms that the global adoption of BIPV is low. In the UAE, there is a huge interest in innovations and efforts to meet the 75% clean energy target by 2050. BIPV is a strategic innovative technology which can contribute towards this target, while reducing the global negative environmental impact of buildings. However, there is a lack of current data on BIPV adoption, and few examples have been built; consequently, large scale adoption remains unachieved in the UAE, and globally. Hence, this dissertation explores the current scenario to identify context-specific barriers, and drivers by engaging stakeholders in the UAE. This study applied a qualitative approach using the exploratory model to carry out a series of conversational and semi-structured interviews with seventy-six UAE residents from different stakeholder groups. Study participants included architects, researchers, engineers, developers, PV specialists, policy makers and potential clients. The thematic analysis revealed that there are seven barriers, and five driver themes that uniquely impact BIPV diffusion in the UAE. The barrier themes are, environmental, design, knowledge, economic, social, policy, and industrial issues, while driver themes include, government, knowledge, design, and the economic dimension. The findings revealed that there are varying levels of emphasis, as well as a range of multi-level and complex connections within and across these themes. These thematic connections were used to develop a pathway for the adoption of innovative technologies in the UAE and beyond. Finally, these findings open multiple research venues for further research beyond the scope of this study, but critical in the global discussion on planning for a renewable energy transition, and the adoption of innovative technologies.

Arabic Abstract

تستهلك المباني حوالي 40% من إجمالي الطاقة السنوية المنتجة عالمياً، ومع ذلك فإن هذه النسبة قد تصل إلى 80% تقريبا في ظل المناخ الحار لدولة الإمارات العربية المتحدة. تركز هذه الدراسة من منظور معماري على بناء الخلايا الكهروضوئية المتكاملة (BIPV) باعتبارها تقنية شمسية متعددة الوظائف و مبتكرة توفر الطاقة المتجددة في البناء. ويؤكد الباحثون أن هذه التقنية (BIPV) لديها القدرة على تحويل المبنى من مستهلك للطاقة إلى منتج للطاقة المتجددة مع توفير بيئة خالية تماماً من انبعاثات الكربون و المحافظة على جماليات البناء ووظائفه واستقراره الهيكلي. فإلى جانب الفوائد التقنية والإقتصادية الأخرى؛ يمكن أن تساهم هذه التقنية (BIPV) أيضآ في دفع انتقال الطاقة العالمي نحو الطاقة النظيفة. تؤكد البحوث السابقة بالرغم من ذلك على انخفاض نسبة الاعتماد العالمي على تقنية (BIPV)، بينما تولي دولة الإمارات العربية المتحدة اهتماما كبيراً بالابتكارات والجهود المبذولة لتحقيق هدف الطاقة النظيفة بنسبة 75% بحلول عام 2050 لكون تقنية خلايا (BIPV) مبتكرة واستراتيجية يمكن أن تساهم في تحقيق هذا الهدف مع تقليل التأثير البيئي السلبي العالمي للمباني. و مع ذلك، فإن هناك نقصا في البيانات الحالية حول تبني تقنية خلايا (BIPV) رغم أنه قد تم إنشاء أبنية معدودة تتبع هذه التقنية، وبالتالي، لا يزال تبني هذه التقنية على نطاق واسع غير محقق بعد على صعيد دولة الإمارات العربية المتحدة ومستوى العالم. تبحث هذه الرسالة السيناريو الحالي لتحديد العوائق والمحركات الواردة في هذا البحث من خلال إشراك أصحاب المصلحة في دولة الإمارات العربية المتحدة. كما طبقت هذه الدراسة نهجا نوعياً باستخدام النموذج الاستكشافي لإجراء سلسلة من المقابلات التحادثية وشبه المنظمة مع ستة وسبعين شخصاً من سكان دولة الإمارات العربية المتحدة من مختلف فئات أصحاب المصلحة. وقد اشتملت المجموعة المشاركة في الدراسة على فئة المعماريين والباحثين والمهندسين والمطورين وأخصائي الكهروضوئية وصانعي السياسات والعملاء المحتملين. وكشف التحليل الموضوعي أن هناك سبعة عوائق وخمسة عوامل محركة تؤثر بشكل فريد على انتشار تقنية (BIPV) في دولة الإمارات العربية المتحدة. وتشمل العوائق عوامل كالبيئة والتصميم والمعرفة والحالة الاقتصادية والاجتماعية والسياسية والقضايا الصناعية، بينما تشمل العوامل المحركة الحكومة والمعرفة والتصميم والبعد الاقتصادي. كشفت النتائج أن هناك مستويات متراوحة من حيث الاهتمام و أن هناك مجموعة من الروابط متعددة المستويات والمعقدة ضمن وعبر هذه العوامل. تم استخدام هذه الروابط الموضوعية لتطوير مسار لاعتماد التقنيات المبتكرة في دولة الإمارات العربية المتحدة وخارجها. وأخيراً تُتيح هذه النتائج العديد من فرص البحوث على خارج نطاق هذه الدراسة، ولكنها مهمة في المناقشة العالمية حول التخطيط لانتقال الطاقة المتجددة واعتماد التقنيات المبتكرة.

Download

Share

COinS