Улучшит ли солнечные батареи – зеркало?

Улучшит ли зеркало продуктивность солнечной батареи фото
Улучшит ли солнечные батареи – зеркало?

Солнечная энергетика – одна из наиболее перспективных и быстро прогрессирующих отраслей экономики. Спрос на фотоэлектрические панели постоянно растет, и тысячи научных учреждений ведут борьбу за увеличение их КПД. Одним из направлений этой гонки является попытка установки зеркал для солнечных батарей. Идея заключается в использовании физического принципа преломления лучей, позволяющего фокусировать отраженное излучение на каком-либо приемнике. Несмотря на кажущуюся простоту технологии, до настоящего момента универсального и экономически обоснованного решения пока не найдено.

Солнечная батарея и зеркало – основные рекомендации

В некоторых случаях использование зеркал для функционирования СЭС можно назвать обязательным или рекомендуемым условием. Это происходит в следующих ситуациях:

  • невозможности позиционирования рабочих поверхностей панелей в направлении солнца и/или под углом к нему – например, на северных сторонах капитальных строений или размещении в нишах зданий
  • при использовании системы с отсутствием трекеров и жестко закрепленными модулями при низком расположении солнца – в частности, в зимнее время года так можно увеличивать производительность системы на 25-30%;
  • необходимости получить максимальную производительность независимо от финансовых затрат на установку – в системах-«рекордсменах» по уровню КПД и космической технике;
  • с нижней стороны двухсторонних панелей;
  • в СЭС башенного типа – где каждое зеркало является отражателем, а местом фокусировки лучей служит не классическая солнечная батарея, а бак с водой.

Наиболее активные опыты с применением сплошных зеркал – преимущественно, полусферической или параболической формы – велись с 2010 по 2015 год. Стоимость таких зеркальных элементов существенно уступала цене панелей, а парные конструкции позволяли увеличить производительность в 1,5 – 2 раза. Далее цена на фотоэлектрическое оборудование стала стремительно падать, вследствие чего эксперименты сместились в сугубо теоретическую плоскость.

Стоит ли устанавливать зеркала для солнечных батарей в остальных случаях?

Причин отказа от массового применения подобной схемы было две. Первая – сложность эксплуатации системы, связанная с необходимостью постоянной очистки и изменения позиционирования зеркал. Вторая – в резком увеличении тепловой энергии, нагревающей стандартные кремниевые элементы до температур, сильно сокращающих их срок службы. В результате выигрыш в производительности полностью нивелировался проигрышем в долговечности. И сегодня использование простых зеркал для стандартных солнечных батарей практикуется только при низких температурах.

Исключением могут служить СЭС, где в фотоэлектрических ячейках место кремния занимают сверхтонкие пленки на базе сульфидов сплава медь/индий/галлий (CIGS) либо теллурида кадмия (CdTe), менее чувствительных к высоким температурам.

Солнечные батареи с увеличительным стеклом

Более удачными стали попытки использования не простых, а конструктивно сложных фацеточных зеркал, специальных линз Френкеля и солнечных мини-ячеек в 1 см2 с индивидуальным дополнительным жидкостным охлаждением через систему микро-каналов.

Таким путем были сконструированы следующие модели:

  1. Двухслойные IES_&_UPM (Испания) и Amonix Inc. (США) – КПД 35%, использованы различные устройства концентрации излучения. Цена – от 450 долларов/м2.
  2. Трехслойные Sharp (Япония) – КПД 40%, применена комбинация линз. Цена – от 550 долларов/м2.
  3. Многослойные Sharp (Япония) – КПД 47%. Панели применяются в космической отрасли, цена – от 800 долларов/м2.

Так был получен ответ на вопрос, повысит ли КПД зеркало для солнечных батарей в виде линз-отражателей. Выигрыш в производительности действительно может составить до 300% в идеальных условиях. Но при такой себестоимости выгоднее приобрести 2-3 панели по $120-$130. И потому «рекордсмены» в массовое производство так и не пошли.

Альтернативные варианты солнечных батарей

Вместо использования парной схемы «солнечная батарея и зеркало», которая показывает прирост эффективности только зимой, имеет смысл заменять кремниевые модули на тонкопленочные гибридные панели от First Solar (США), в Украине реализуемые компанией Green Tech Trade.

Среднегодовая выработка СЭС данного типа даст то же 20%-ное увеличение генерации – 1,32 МВт вместо 1,10 МВт на каждый киловатт предустановленной мощности. Кроме того, тонкие пленки, при аналогичных геометрических габаритах, в 4 раза легче и проще монтируются на любые типы поверхностей.

Изучить ассортимент, провести предварительный расчет станции и заказать понравившийся вариант можно на официальном сайте украинского дилера.

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ