3D фотоволтаици увеличават до 20 пъти производството на електрическа енергия

ВЕИ енергетикaИновацииСп. Енерджи ревю - брой 2, 2012

Подходящи са за мащабни PV паркове, градски пространства и паркинги със зарядни станции за електромобили

3D фотоволтаици увеличават до 20 пъти производството на електрическа енергия

ПОДОБНИ СТАТИИ

Изследователи от цял свят проучват възможностите за подобряване на производителността на фотоволтаичните панели и намаляването на цената им. Малко внимание обаче се обръща на начините за подреждане на клетките, които обикновено са поставени върху стационарни носещи конструкции или позиционери. Група инженери от Масачузетския технологичен институт предлагат модулите да се разполагат по друг начин - във вид на триизмерни структури, например кубове и кули, което би увеличило производството на енергия с 20 пъти в сравнение с плоските фотоволтаични панели.

За да намерят оптималната форма, инженерите първоначално създали няколко компютърни модела и след това конструирали 3 различни структури от фотоелементи. Резултатите от тестваните структури изненадали дори изследователите - от 2 до 20 пъти увеличение на произведеното електричество в сравнение с фиксираните плоски панели със същата базова площ. Според експертите, откритието им може да стане важна част от бъдещето на фотоволтаичната индустрия.

Учените използвали компютърен алгоритъм, за да проучат разнообразните възможности за конфигурации, а след това разработили софтуер за анализ, който може да тества всяка конфигурация в широк диапазон от географски ширини, годишни времена и климатични условия. За да потвърдят прогнозите си, те построили и тествали 3 различни конфигурации на покрива на университетската лаборатория в продължение на няколко седмици.

Въпреки че цената на дадено количество енергия, произведена от подобни тризмерни модули, надвишава тази на енергията, генерирана от конвенционалните PV панели, разликата се балансира в по-дългосрочен план, благодарение на това, че 3D модулите произвеждат еднородно количество електроенергия през целия ден и през всички сезони. Освен това, те не се влияят от неблагоприятните експлоатационни условия, създавани от сенки или облаци. Тези подобрения могат да направят изходната мощност по-прогнозируема и стабилна, което би улеснило интеграцията с електроразпределителната мрежа, твърдят експертите.

„Основната причина за подобрението в изходната мощност, а оттам и за по-голямата стабилност на произведената енергия като цяло е, че вертикалните повърхности на триизмерните структури могат да съберат повече слънчева светлина през сутринта, вечерта и през зимата, когато Слънцето е по-близо до хоризонта. Времето вече е узряло за подобни иновации, защото соларните клетки станаха по-евтини в сравнение с придружаващите ги поддържащи структури, окабеляване и инсталации. Предимствата на 3D системите ще се увеличават все повече, тъй като цената на самите клетки ще продължава да намалява в сравнение с останалите части”, смятат изследователите от MIT.

“Преди 10 години тази идея нямаше да бъде оправдана от икономическа гледна точка, защото модулите бяха много скъпи. Сега обаче цената на силициевите клетки е част от общата стойност - тенденция, която ще намалява в близко бъдеще. В момента до 65% от разходите на фотоволтаичната енергия са свързани с инсталация, разрешения за използване на земя и други странични фактори”, допълват те.

Екипът, който работи върху проекта, е анализирал както по-прости форми на кубове, така и сложни форми тип акордеон. Структурата с форма на акордеон, която е била най-висока сред тестваните, може да бъде пренасяна в плосък вид и да се разгъне на място. Такъв тип инсталация може да бъде подходяща за паркинг, в който има зарядни станции за електромобили.

Досега 3D модулите са били тествани индивидуално. На следващ етап ще бъде изследвано комбинираното им използване, като местоположението им отчита сенките, които всеки от тях хвърля върху другите в различните части на деня. Триизмерните решения могат да бъдат полезни преди всичко в ограничените градски пространства, но биха могли да се използват и при мащабни проекти като соларни паркове, ако влиянието на сенките между отделните модули бъде сведено до минимум.



Ключови думи: 3D photovoltaics




Top