(067) 468-68-36
(067) 468-68-36
(093) 468-68-36

Прием звонков:

Пн-Пт9:00-18:00
Сб-ВсВыходной

Гнучкі друковані сонячні батареї: чи відбудеться нова революція у сонячній енергетиці

15/10/2018
Вчені з австралійського університету Ньюкасла представили сонячні батареї, які засновані на органічних сонячних модулях на гнучкій основі. Революційність рішення полягає в тому, що вони можуть бути надруковані на пластиковій плівці або аркушах у великій кількості, при цьому їх собівартість - дуже низька. Друковані органічні сонячні модулі можуть зробити справжній переворот в сонячної електроенергетиці. Використання друку дозволить наносити електрогенеруюче покриття, що перетворює сонячне світло в електричний струм, практично на будь-які поверхні - дахи електромобілів, фасади будівель, навіси і навіть побутові предмети, наприклад, на мобільні телефони.
 
 
Саму технологію важко назвати принципово новою - вона була представлена майже десять років тому американською компанією Konarka. Але при цьому компанії не вдалося створити конкурентоспроможний промисловий зразок і налагодити його масове виробництво - витрати на виготовлення виявилися занадто високими, і в 2012 році Konarka збанкрутувала. І ось тепер команда вчених на чолі з професором Полом Дастуром надала новий імпульс революційній ідеї.
 
Сонячні панелі покоління 3G
Сонячні панелі першого покоління були створені на основі фотоелектричних модулів з полікристалічного кремнію, які були міцно з'єднані між собою і укладені в жорстку конструкцію, яка дістала назву «сонячна батарея». Кілька батарей об'єднувалася в сонячну електростанцію, потужність якої могла досягати декількох гігават.
 
Сонячні модулі з полікристалічного кремнію (технологія 1G) – це p-n-перехід, який отримують в результаті складних технологічних процесів при високих температурах. Складність виготовлення і великі енергетичні витрати - основні причини високої вартості кристалічних сонячних батарей.
 
Технологія 2G стала наступних кроком у розвитку фотоелектричного обладнання. У тонкоплівкових сонячних батареях плівка світлочутливого матеріалу на основі арсеніду галію (GaAs) або кадмію, індію, галію і селеніду (CIGS) наноситься на скляну основу. Нанесення на міцну основу обмежує використання таких сонячних панелей через їхню невисоку гнучкості.
 
Нове покоління сонячних батарей - технологія 3G - дозволить подолати всі недоліки, характерні для попередніх поколінь фотоелектричних панелей. Органічні сонячні елементи мають більшу надійність, світлочутливий шар формується шляхом нанесення чорнила при низькій температурі на дешевому гнучкому пластику. Важлива перевага таких сонячних панелей - вони не містять токсичних інгредієнтів в порівнянні з деякими видами сонячних модулів. Крім того, сонячні батареї, виготовлені за 3G-технології, не вимагають особливих умов для утилізації.
 
Але головна перевага роботи команди вчених з університету Ньюкасла - в своїх дослідженнях вони зробили акцент на мінімізації витрат, перш за все - за рахунок зниження витрат виробництва. У технологічному плані процес виготовлення сонячних панелей сімейства 3G значно простіше, ніж батарей 1G і 2G. Крім того, скоротити витрати вдалося за рахунок використання недорогих матеріалів. Перший робочий прототип площею 200 квадратних метрів був розміщений на дахах промислового комплексу поблизу Ньюкасла.
Друковані сонячні батареї: наскільки вони ефективні
 
Використання друкованих технологій дозволило значно знизити вартість виготовлення сонячних батарей. Простота виробничого процесу і використання легкодоступних недорогих матеріалів дозволяє отримувати гнучкі сонячні панелі, собівартість яких становить майже 10 доларів за квадратний метр. Впровадження масового виробництва друкованих сонячних модулів дозволить додатково знизити собівартість, в результаті квадратний кілометр електрогенеруючого покриття буде коштувати не більше 10 мільйонів доларів. Цього буде достатньо, щоб забезпечити житлові будинки в мікрорайоні власними генераторами енергії, що будуть розміщені на дахах та стінах, не займаючи додаткову площу.
 
Логічне запитання - наскільки виправданим в плані генерації електроенергії буде таке рішення. Гнучкі тонкоплівкові сонячні батареї мають менший ККД, ніж кристалічні панелі, але у випадку з друкованими панелями цей недолік може бути повністю компенсовано за рахунок їх установки на дуже великих площах. Навіть при мінімальному рівні ККД, всього 1% ефективності при рівні сонячної інсоляції 1000 Вт / м2, потужність органічної друкованої сонячної панелі площею 1 квадратний метр складе 10 Вт. При таких показниках потужність енергосистеми площею 1 квадратний кілометр складе 10 МВт. При розміщенні в міських умовах на кількох будинках, така сонячна електростанція зможе повністю забезпечити енергоспоживання невеликого району.
 
Спираючись на робочий прототип, команда вчених вважає, що реальна потужність для такої технології складе від 20 до 30 МВт на квадратний кілометр. При цьому розрахункова собівартість 1 кВт / год електроенергії складе близько 20 центів. Якщо підвищити ККД органічних друкованих сонячних батарей до значення 5-6% (саме над цим зараз активно працює команда австралійських вчених), то собівартість 1 кВт/год знизиться до 10-11 центів. А це дозволить «сонячного» електрики на рівних конкурувати з електрогенерацією на викопному паливі.
 
Перспективи використання друкованих сонячних панелей
Ключовий момент дослідження вчених - це не тільки розробка перспективної технології, а й обгрунтування її застосування в сучасних умовах. Одним з найбільш привабливих у фінансовому та технічному плані є варіант встановлення друкованих сонячних панелей на даху скляних теплиць.
 
В умовах Австралії теплиці для вирощування свіжих овочів використовують енергію поновлюваних джерел енергії для опріснення морської води і подачі її в теплиці для поливу. Наприклад, компанія Sundrop Farms використовує баштову електричну геліостанцію висотою 127 метрів, навколо якої розташовані 23,1 тисячі геліостатів. Використання друкованих сонячних батарей може змінити ситуацію. Поле гнучких сонячних панелей площею близько 1 квадратного кілометра, що створює сонячну електростанцію загальною потужністю близько 10 МВт, здатне виробляти електроенергію, яка повністю покриє потреби в забезпеченні електрикою опріснювальних установок, насосних станцій, а також систем управління, встановлених на станції. Покриття теплиць прозорими сонячними панелями дозволить звільнити площу, яку зараз займає баштова геліосистема.
 
Перспективи виробництва друкованих батарей
Перші, хто освоїть виробництво сонячних гнучких друкованих батарей, виявиться в дуже вигідному положенні, адже в цьому сегменті ринку практично немає конкурентів. Розробники сподіваються на допомогу уряду Австралії, який допоможе запустити принципово новий тип сонячних панелей в масове виробництво.
На сьогоднішній день влада Австралії інвестуює великі суми в розвиток альтернативної енергетики, поступово відмовляючись від використання викопних видів палива. Австралія вже пропустила дві «революції» в сонячній енергетиці, пов'язані з появою кристалічних і тонкоплівкових панелей. І ось у неї є шанс стати одним зі світових лідерів у виробництві найсучаснішого обладнання для сонячних станцій.
 
Слід визнати, що часу на перехід від лабораторних досліджень до початку масового виробництва залишилося небагато. Адже вже зараз китайські компанії, законодавці технологічної моди на ринку фотоелектричних модулів, представляють перспективні зразки тонкоплівкових сонячних панелей, які значно ефективніше (в плані вироблення електрики) і дешевше.
 
Китайська компанія Hanergy, один з лідерів на світовому ринку з виробництва тонкоплівкових сонячних батарей, розпочала продаж фотоелектричних систем, призначених для встановлення на фасадах хмарочосів.
Це принципово нових продукт на ринку, він створювався саме для установки на фасадах будинків, перш за все - висотних. Втім, модуль HanWall (таку назву отримали ці тонкоплівкові сонячні батареї) може бути встановлений і горизонтально, в якості скляної покрівлі. Крім того, щоб максимально відповідати запитам покупців і дизайну будівлі, сонячні модулі можуть бути виготовлені в різних форм-факторах, кольорах і імітувати будь-яку фактуру.
 
Фасадна сонячна панель, яка за всіма параметрами, включаючи міцність, може замінити собою будь-який традиційний фасадний матеріал, має розміри 1192х792 мм, її вага - близько 33 кг, номінальна потужність - близько 130-140 Вт. Як заявляє виробник, ККД тонкопленочной сонячної панелі складе 21% - це дуже високий показник для цього типу сонячних модулів. Компанія готова надати 25-річну гарантію на свої вироби, за цей час експлуатації сонячна панель повинна зберегти не менше 85% від свого початкового значення потужності.
Фасадні сонячні панелі HanWall відносяться до BIPV- систем (Buildings Integrated Photovoltaics, інтегровані в будівлю фотоелектричні модулі), на сьогоднішній день - це самий швидко розвивається сегмент сонячної енергетики.

Комментарии

Сообщения не найдены

Написать отзыв