Сравнительно молодая энергосберегающая технология – это фотоэлектрическая энергетика, в которой при помощи солнечных элементов на основе кремния производится электрический ток под воздействием солнечного света. Немецкое слово «Photovoltaik» (англ. photovoltaics), которым называется эта новая отрасль энергетики, образовано от греческого слова, означающего "свет", и фамилии итальянского физика Алессандро Вольты, изобретателя электрической батареи и пионера в области электричества. Эта технология имеет интересные перспективы развития.
Солнечные электростанции — это комплексы солнечных батарей (устройств преобразующих солнечную энергию в электрическую). Солнечные батареи — один из экологически чистых источников энергии со сравнительно высоким КПД. Солнечная батарея в среднем имеет КПД на выработку электричества 9—24%, в то время как стоимость фотоэлектрических модулей солнечных батарей относительно невысока.
Принцип действия солнечных батарей состоит в прямом преобразовании солнечного света в электрический ток. При этом генерируется постоянный ток. Энергия может использоваться как напрямую различными нагрузками постоянного тока, запасаться в аккумуляторных батареях для последующего использования или покрытия пиковой нагрузки, а также преобразовываться в переменный ток напряжением 220 В.
Электрически соединенные моно-кристаллические сэллы создают основу для фотоэлектрических модулей, которые, в свою очередь, способны вырабатывать электрическую энергию для питания энергосистем различного типа. В зависимости от области применения фотоэлектрические модули могут иметь разные конструктивные решения и разные выходные мощности. Также в зависимости от области применения выбирается тип, мощность и конфигурация фотоэлектрических модулей.
Фотоэлектрические модули отличаются высокой надежностью, эффективностью и способность работать в различных климатических условиях. В настоящее время производятся солнечные модули наземного использования мощностью от 6 до 150 Вт. В настоящее время кроме привычных кристаллических силиконовых (c-Si) модулей начали производиться более дешевые тонкопленочные солнечные модули. Например:
Солнечные модули могут быть размещены на земле, на фасаде, на кровле.
Отделка фасада и преимущества использования прозрачной солнечной батареи
Современные методы отделки фасадов - отделка фасада стеклом и алюминием. Технология красива и надежна, но она может быть и полезна, в частности обеспечить резервное электроснабжение здания. Для этого предлагается заменить используемые отделочные материалы солнечными аморфными прозрачными и не прозрачными батареями, которые ничем не уступают по эстетичности фасадному стеклу, монтируются также и к тому же в течение 25 лет гарантировано будут обеспечивать дополнительным или резервным электричеством.
Генерация электроэнергии фотоэлектрическими модулями происходит не только при прямом солнечном освещении , но и в пасмурные дни.
Т.к. при производстве фотоэлектрических модулей применяется низкотемпературный процесс, а также используется конструкция без алюминиевого обрамления, это приводит к повышению КПД до 30%, в отличие от кристаллических силиконовых (c-Si) модулей. Отделка фасада солнечными батареями не нарушает его вентиляцию и сочетается с любыми другими отделочными материалами.
Аморфная силиконовая прозрачная солнечная батарея
Примеры использования специальных фотомодулей, интегрируемых в здания, фасады.
Крупнейшая в мире электростанция на тонкопленочных модулях
Крупнейшая в мире электростанция на тонкопленочных модулях открылась в Германии, получив название "Rote Jahne". Она будет иметь в общей мощностью 6 мВт. Она использует 90 тысячсолнечных модулей для приема солнечного света. Тонкопленочные солнечные модули дешевле, чем кристаллические модули и производят больше энергии на единицу установленной мощности. Солнечная электростанция построена на месте бывшего военного аэродрома, и общая площадь поверхности модулей составляет приблизительно 16,5 акра.
В солнечном десятиборье победил самый чёрный куб 22 октября 2009
Завершилось соревнование экологически чистых коттеджей "Солнечное десятиборье" (Solar Decathlon), раз в два года проводимое американским министерством энергетики (DOE). Как и в прошлом году, победу одержала команда из технического университета Дармштадта (Technische Universität Darmstadt), представившая проект дома на солнечных батареях, обладающего почти кубической формой.
Такие пропорции для SurPLUShome были выбраны, чтобы обеспечить максимальную площадь, доступную солнечным батареям. Они практически полностью покрывают сооружение, не только сверху, но и с боков. Защищающие окна поворотные жалюзи также являются фотоэлектрическими панелями: немцы успешно развили идею, принёсшую им первое место на прошлом Solar Decathlon.
Мощность фотоэлектрической системы небольшого, в общем-то, коттеджа составляет приличные 11,1 кВт. В её состав входят 40 монокристаллических кремниевых панелей на крыше и, что интересно, — около 250 батарей из селенида меди-индия-галлия (CIGS) по бокам дома.
Планировка SurPLUShome основана на концепции единого мультифункционального помещения, сочетающего в себе функции кухни, ванной и других комнат. В центре конструкции дизайнеры расположили лестницу, от которой нужно сделать всего пару шагов на антресольный этаж, где находятся гостиная и спальня.
В целях регулирования температуры фасад SurPLUShome отделан панелями из материалов с изменением фазы (PCM) – это парафин в стенах и гидраты солей в потолках.Источник:Gizmag
В конкурсе экологичных домов в Вашингтоне победил немецкий проект
Дождь обычно портит конкурсы, посвященные использованию солнечной энергии. Но трехдневный душ - и тонкопленочная фотоэлектрическая технология - действительно помогли команде из Германии выиграть Solar Decathlon-2009, проводимый департаментом энергетики США.
Cube House, представленный немецкой командой, был одним из самых сложных среди 20 устройств, работающих на экологически чистых источниках энергии. Прототипы этих домов на целую неделю составили «солнечную деревню» - одни использовали более мощные батареи, другие делали ставку на стратегии эффективного использования энергии. Немецкая команда пошла своим собственным путем.
Буквально каждая поверхность здания Cube House была покрыта энерговырабатывающими панелями. На крыше - фотоэлектрическая система на 1,1 кВт, состоящая из 40 микрокристаллических кремниевых панелей. По бокам - 250 тонкопленочных панелей, напоминающих глянцевую обшивку.
Совокупная мощность системы должна покрыть 200% потребностей жильцов. Тонкопленочные панели, будучи менее продуктивными, чем обычные кремниевые, спроектированы таким образом, чтобы в пасмурную погоду работать эффективнее кремниевых.
На пятый день конкурса, когда небо подернулось тучами, и пошел дождь, у создателей Cube House появилась возможность продемонстрировать достоинства своего изобретения. Во второй половине дня, когда жители стали возвращаться домой, и потребление электричества в городе стало возрастать, проект немецкой команды генерировал 12,68 кВт, потреблял 12,33 кВт и экспортировал в сеть 0,35 кВт.
«Немецкая команда создала пряничный домик, обшитый солнечными батареями, - сказал Ричард Кинг, директор конкурса Solar Decathlon. - Во время дождя тонкопленочные панели продолжают вырабатывать электричество. И это решающий момент».
Удивительный дом, «дом света», расположенный в датском городке Листруп, выделяет энергии больше, чем расходует! И это не фантастика, а реальность. Дом полностью оборудован светотехникой фабрик Targetti, Esedra и Louis Poulsen.
В 2008 году компания VKR Holding решила построить восемь демонстрационных домов в разных странах Европы,
Вся энергия, производимая домом, получается из возобновляемых источников, а значит не наносит ущерба окружающей среде. Подогрев воды, отопление и электроснабжение обеспечивают солнечные батареи, а энергоэффективные окна создают «пассивное отопление», т.е. не выпускают тепло наружу.
Фотоэлектрические системы, солнечные батареи, инверторы, солнечные электростанции, фотоэлектрические модули, фотоэлектрические панели, электроснабжение дома, солнечные модули