Солнечные панели. Обзор новых технологий и тенденций в 2019 году

Солнечные панели. Новые технологии и тенденции в 2019 году

Солнечная энергетика динамично развивается и меняется. Развитие происходит сразу в нескольких направлениях:

  • новые области применения имеющихся наработок;
  • существующие технологии постоянно совершенствуются, становятся более эффективными и привлекательными для инвестиций или использования конечными потребителями;
  • создаются новые материалы и новые технологии преобразования солнечной энергии в электрическую.

Такая классификция несколько условная, но отражает процессы, происходящие в одной из самых динамичных областей альтернативной энергетики.

Новые сферы применения

Солнечные дороги

В последнее время произошло знаменательное событие. Тротуары вдоль отдельных участков трассы 66, называемой в середине прошлого века «главной улицей Америки», были объявлены испытательным полигоном нового дорожного полотна, содержащий солнечные элементы.

Такое полотно во время эксплуатации должно выполнять сразу несколько задач:

  • генерировать электрическую энергию и отдавать ее для потребления в существующую сеть;
  • накапливать электрическую энергию для светодиодных ламп, освещающих дорогу в ночное время;
  • преобразовывать ее в тепловую для таяния снега и льда в холодное время года.

Следующим этапом будет установка такого покрытия на отдельных участках трассы 66.

Дорога-из-солнечных-панелей

Сообщение об уже реализованных проектах небольших участков солнечных дорог также были получены из Голландии, Франции, Китая. Очевидно мы подходим к историческому моменту, когда солнечные дороги станут экономически оправданными. Применяемые технологии несколько отличаются, но имеют ряд общих черт, в частности слоистую структуру материала дорожного покрытия. Верхний слой прозрачный и прочный (прозрачный бетон, прозрачный пластик), средний - собственно солнечные панели, нижний защищает солнечные элементы от неблагоприятного воздействия основания дорожного полотна.

Тенденции

Солнечные трекинговые крепления

По мере того, как солнечная энергия начинает приобретать господствующее положение, все больше владельцев домов используют солнечную энергию - даже те, у кого крыши не позволяют установить панели. В таком случае батареи солнечных элементов устанавливаются на землю и благодаря солнечным трекерам становятся жизнеспособным вариантом получения чистой энергии.

Солнечный-трекер

Трекеры позволяют солнечным панелям с максимальной эффективностью производить электроэнергию. Системы слежения за солнцем наклоняют и смещают угол солнечного массива в течение дня, чтобы наилучшим образом соответствовать местоположению солнца. Хотя солнечные трекеры уже были доступны для коммерческого использования, производители солнечных батарей в последние годы все чаще внедряют эту технологию. Недавно компания GTM Research опубликовала отчет, в котором показана значительная тенденция к росту популярности систем слежения. GTM прогнозирует 254-процентное увеличение по сравнению с прошлым годом для рынка фотоэлектрического трекинга в этом году. В отчете говорится, что к 2021 году почти половина всех установленных массивов солнечных элементов с наземным монтажом будет возможность отслеживать солнечную активность.

Новейшие технологии

Перовскит

Рекорд эффективности кремниевых солнечных панелей, которые доминируют на рынке, составляет 23.5% и принадлежит панелям компании SunPower. Главный недостаток этих панелей - их высокая стоимость. Почти такую же эффективность при значительно меньшей стоимости могут иметь панели на основе перовскита. Новый материал представляет собой гибкую полупроводниковую пленку, она почти в 1000 раз тоньше кремниевых аналогов и производится из доступных материалов.

Перовскит

Канадские ученые анонсировали создание панели из этого материала с эффективностью 20.1% и стоимостью близкой к стоимости обычной бумажной газеты.

Американские исследователи из MIT также объявили о новой технологии, которая могла бы удвоить эффективность солнечных элементов в целом. Лаборатория MIT представила новую техническую концепцию, которая улавливает и использует тепло, обычно излучается солнечными батареями. Утилизация этой тепловой энергии может помочь еще больше снизить стоимость преобразования солнечной энергии в электрическую.

Ткань из солнечных элементов

Подходов к реализации идеи «солнечного материала» много. Одни предполагают создание гибких материалов, подобных бумаге или брезенту. Они состоят из мельчайших гибких фотогальванических элементов и могут повторять форму предметов, на которые их помещают. Произведенная энергия используется для подзарядки мобильных устройств или накапливается в батареях.
Такой текстиль состоит из трехмерных компонентов, назвать его легким и гибким нельзя.

Американские исследователи текстильный дизайнер Marianne Fairbanks и химик Trisha Andrew пытаются создать гибкий и дышащий солнечный текстиль, пригодный для изготовления оконных штор, автомобильных сидений, палаток, даже одежды. Их материал состоит из одного слоя ткани, каждое волокно которой покрыто четырьмя слоями различных полимеров. Сейчас проект находится на стадии создания экспериментальных образцов и к коммерческой реализации ему предстоит пройти достаточно долгий путь.

Ткань-содержащая-солнечные-элемениы

Солнечное тепловое топливо(STF)

В значительной степени преимущественное использование солнечной энергии связано с наличием простого способа хранения полученной электроэнергии. Без этого они не смогут стать экономически жизнеспособными для применения в качестве основного источника энергии. Профессор Массачусетского технологического института Джеффри Гроссман и его команда исследователей потратили несколько лет на разработку альтернативных решений для хранения солнечной энергии, лучшим из которых, пожалуй, является солнечный тепловое топливо(STF).

Для его создания используется молекула, способная быть стабильной в двух различных состояниях. Энергия света переводит молекулу в «заряженный» состояние, в котором она продолжает оставаться, пока температура не упадет до определенного уровня. Тогда молекула выделяет тепло и возвращается в «незаряженное» состояние.

Солнечное-топливо

Таким образом STF может использовать энергию солнечного света, хранить ее в качестве заряда и затем высвобождать при появлении соответствующего запроса. Суть проблемы сохранения солнечного тепла заключается в том, что технология хранения солнечной энергии должна хранить энергию, а не улавливать и отдавать тепло. В последние годы было создано твердотельное STF-устройство, которое можно было бы реализовать в окнах, ветровых стеклах, автомобильных крышах и т.д. Сейчас об успешном завершении и коммерческой реализации проекта говорить не приходится.

Солнечные очистители воды

Очиститель-воды-на-солнечных-элементах

Исследователи Стэнфордского университета совместно с Министерством энергетики США разработали новое солнечное устройство, которое может очищать воду при воздействии солнечного света. Крошечная таблетка (примерно половина размера почтовой марки) - не первое солнечное устройство для фильтрации воды, но оно добилось значительных успехов по сравнению с уже реализованными проектами. Предыдущим конструкциям для полной очистки воды требовались часы пребывания на солнце. В отличие от них новому продукту достаточно дневного света и для получения надежной питьевой воды требуется несколько минут. По мере того, как технология солнечных очистителей будет совершенствоваться, эти устройства размером с монету поступят в продажу прежде всего для туристов, которые станут идеальной аудиторией потребителей.