Сонячні панелі. Огляд нових технологій і тенденцій в 2019 році

Сонячні панелі. Нові технології і тенденції в 2019 році

Сонячна енергетика динамічно розвивається і змінюється. Розвиток відбувається відразу в декількох напрямках:

  • нові області застосування наявних напрацювань;
  • існуючі технології постійно вдосконалюються, стають більш ефективними і привабливими для інвестицій або використання кінцевими споживачами;
  • створюються нові матеріали і нові технології перетворення сонячної енергії в електричну.

Цей розподіл дещо умовний, але відображає процеси, що відбуваються в одній з найдинамічніших областей альтернативної енергетики.

Нові сфери застосування

Сонячні дороги

Останнім часом відбулася знаменна подія. Тротуари уздовж окремих ділянок траси 66, званої в середині минулого століття «головною вулицею Америки», були оголошені випробувальним полігоном нового дорожнього полотна, що містить сонячні елементи.

Таке полотно під час експлуатації повинно виконувати відразу кілька завдань:

  • генерувати електричну енергію і віддавати її для споживання в наявну мережу;
  • накопичувати електричну енергію для світлодіодних ламп, які висвітлюють дорогу в нічний час;
  • перетворити її в теплову для танення снігу і льоду в холодну пору року.

Наступним етапом буде встановлення такого покриття на окремих ділянках траси 66.

дороги-сонячні-панелі

Повідомлення про вже реалізовані проекти невеликих ділянок сонячних доріг також були отримані з Голландії, Франції, Китаю. Очевидно ми підходимо до історичного моменту, коли сонячні дороги стануть економічно виправданими. Застосовані технології дещо відрізняються, але мають ряд спільних рис, зокрема шарувату структуру матеріалу дорожнього покриття. Верхній шар прозорий і міцний (прозорий бетон, прозорий пластик), середній - власне сонячні панелі, нижній захищає сонячні елементи від несприятливого впливу основи дорожного полотна.

Тенденції

Сонячні трекінгові кріплення

У міру того, як сонячна енергія починає набувати пануючого статусу, все частіше власники будинків використовують сонячну енергію - навіть ті, у кого дахи не дозволяють встановити панелі. В такому випадку батареї сонячних елементів встановлюються на землю і завдяки сонячним трекерам стають життєздатним варіантом отримання чистої енергії.

сонячний-трекер

Трекери дозволяють сонячним панелям з максимальною ефективністю виробляти електроенергію. Системи спостереження за сонцем нахиляють і зміщують кут сонячного масиву протягом дня, щоб найкращим чином відповідати місцю розташування сонця. Хоча сонячні трекери вже були доступні для комерційного використання, виробники сонячних батарей в останні роки все частіше впроваджують цю технологію. Нещодавно компанія GTM Research опублікувала звіт, в якому показана значна тенденція до зростання популярності систем стеження. GTM прогнозує 254-відсоткове збільшення в порівнянні з минулим роком для ринку фотоелектричного трекінгу в цьому році. У звіті говориться, що до 2021 року майже половина всіх встановлених масивів сонячних елементів з наземним монтажем матиме можливість відстежувати сонячну активність.

Новітні технології

Перовскит

Рекорд ефективності кремнієвих сонячних панелей, що домінують на ринку, становить 23.5% і належить панелям компанії SunPower. Головний недолік цих панелей - їх висока вартість. Майже таку ж ефективність при значно меншій вартості можуть мати панелі на основі перовскита. Новий матеріал являє собою гнучку напівпровідникову плівку, вона майже в 1000 разів тонша за кремнієві аналоги і виробляється з доступних матеріалів.

перовскит

Канадські вчені анонсували створення панелі з цього матеріалу з ефективністю 20.1% і вартістю близькою до вартості звичайної паперової газети.

Американські дослідники з MIT також оголосили про нову технологію, яка могла б подвоїти ефективність сонячних елементів в цілому. Лабораторія MIT представила нову технічну концепцію, яка вловлює і використовує тепло, що зазвичай випромінюється сонячними батареями. Утилізація цієї теплової енергії може допомогти ще більше знизити вартість перетворення сонячної енергії в електричну.

Тканина з сонячних елементів

Підходів до реалізації ідеї «сонячного матеріалу» багато. Одні припускають створення гнучких матеріалів, подібних паперу або брезенту. Вони складаються з найдрібніших гнучких фотогальванічних елементів і можуть повторювати форму предметів, на які їх поміщають. Вироблена енергія використовується для підзарядки мобільних пристроїв або накопичується в батареях.
Такий текстиль складається з тривимірних компонентів, назвати його легким і гнучким не можна.

Американські дослідники текстильний дизайнер Marianne Fairbanks і хімік Trisha Andrew намагаються створити гнучкий і дихаючий сонячний текстиль, придатний для виготовлення віконних штор, автомобільних сидінь, наметів, навіть одягу. Їх матеріал складається з одного шару тканини, кожне волокно якої покрите чотирма шарами різних полімерів. Зараз проект знаходиться на стадії створення експериментальних зразків і до комерційної реалізації йому треба буде пройти досить довгий шлях.

-тканина-сонячні-елементи

Сонячне теплове паливо (STF)

У значній мірі переважне використання сонячної енергії пов'язане з наявністю простого способу зберігання отриманої електричної енергії. Без цього вони не зможуть стати економічно життєздатними для застосування в якості основного джерела енергії. Професор Массачусетського технологічного інституту Джеффрі Гроссман і його команда дослідників витратили кілька останніх років на розробку альтернативних рішень для зберігання сонячної енергії, кращим з яких, мабуть, є сонячне теплове паливо (STF).

Для його створення використовується молекула, здатна бути стабільною в двох різних станах. Енергія світла переводить молекулу в «заряджений» стан, в якому вона продовжує залишатися, поки температура не впаде до певного рівня. Тоді молекула виділяє тепло і повертається в «незаряджений» стан.

сонячне-теплове-паливо

Таким чином STF може використовувати енергію сонячного світла, зберігати її в якості заряду і потім вивільняти її при появі відповідного запиту. Суть проблеми збереження сонячного тепла полягає в тому, що технологія зберігання сонячної енергії повинна заряджати і зберігати енергію, а не вловлювати і віддавати тепло. В останні роки було створено твердотільний STF-пристрій, який можна було б реалізувати в вікнах, вітрових стеклах, автомобільних дахах і т. д. Наразі про успішне завершення і комерційну реалізацію проекту говорити не доводиться.

Сонячні очисники води

очисник-води-на-сонячних-елементах

Дослідники Стенфордського університету спільно з Міністерством енергетики США розробили новий сонячний пристрій, який може очищати воду при впливі сонячного світла. Крихітна таблетка (приблизно половина розміру поштової марки) не перший сонячний пристрій для фільтрації води, але він домігся значних успіхів у порівнянні з уже реалізованими проектами. Попереднім конструкціям для повного очищення води були потрібні години перебування на сонці. На відміну від них новому продукту досить денного світла і для отримання надійної питної води потрібно всього кілька хвилин. У міру того, як технологія сонячних очищувачів буде вдосконалюватися, ці пристрої розміром з монету надійдуть в продаж перш за все для туристів, які стануть ідеальною аудиторією споживачів.

Коментувати

Restricted HTML

  • Дозволені теґи HTML: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd> <h2 id> <h3 id> <h4 id> <h5 id> <h6 id>
  • Рядки і абзаци переносяться автоматично.
  • Адреси вебсторінок та адреси електронної пошти автоматично перетворюються у посилання.