Чи поліпшить сонячні батареї – дзеркало?

Сонячна енергетика – одна з найбільш перспективних і швидко прогресуючих галузей економіки. Попит на фотоелектричні панелі постійно зростає, і тисячі наукових установ ведуть боротьбу за збільшення їх ККД. Одним з напрямків цих досліджень є спроба установки дзеркал для сонячних батарей. Ідея полягає в використанні фізичного принципу заломлення променів, що дозволяє фокусувати відбите випромінювання на будь-якому приймачі. Попри простоту технології, до теперішнього моменту універсального та економічно вигідного рішення поки не знайдено.

Сонячна батарея і дзеркало – основні рекомендації

У деяких випадках використання дзеркал для функціонування СЕС можна назвати обов’язковою або рекомендованою умовою. Це відбувається в таких випадках:

• при проблемах з позиціюванням робочих поверхонь панелей в напрямку сонця і/або під кутом до нього – наприклад, на північних сторонах капітальних будівель або в нішах будівель;
• при використанні системи з відсутністю трекерів і жорстко закріпленими модулями при низькому розташуванні сонця – зокрема, в зимову пору року так можна збільшувати продуктивність системи на 25-30%;
• необхідності отримати максимальну продуктивність незалежно від фінансових витрат на установку – в системах-«рекордсменів» за рівнем ККД і космічній техніці;
• з нижньої сторони двосторонніх панелей;
• в СЕС баштового типу – де кожне дзеркало є відбивачем, а місцем фокусування променів служить не класична сонячна батарея, а бак з водою.

Найбільш активні досліди із застосуванням суцільних дзеркал – переважно, напівсферичної або параболічної форми – велися з 2010 по 2015 рік. Вартість таких дзеркальних елементів істотно поступалася ціні панелей, а парні конструкції дозволяли збільшити продуктивність в 1,5 – 2 рази. Далі ціна на фотоелектричне обладнання стала стрімко падати, внаслідок чого експерименти змістилися в суто теоретичну площину.

Чи варто встановлювати дзеркала для сонячних батарей в інших випадках?

Причин відмови від масового застосування подібної схеми було дві. Перша – складність експлуатації системи, пов’язана з необхідністю постійного очищення і зміни позиціювання дзеркал. Друга – в різкому збільшенні теплової енергії, що нагріває стандартні кремнієві елементи до температур, які сильно скорочують їх термін служби. В результаті виграш в продуктивності повністю нівелювався. І сьогодні використання простих дзеркал для стандартних сонячних батарей практикується тільки при низьких температурах.

Винятком можуть служити СЕС, де в фотоелектричних осередках місце кремнію займають надтонкі плівки на базі сульфідів сплаву мідь/індій/галій (CIGS) або телуриду кадмію (CdTe), менш чутливих до високих температур.

Сонячні батареї зі збільшувальним склом

Більш вдалими стали спроби використання не простих, а конструктивно складних фацеточних дзеркал, спеціальних лінз Френкеля і сонячних міні-осередків в 1 см2 з індивідуальним додатковим рідинним охолодженням через систему мікро-каналів.

Таким шляхом були сконструйовані такі моделі:

1. Двошарові IES _ & _ UPM (Іспанія) і Amonix Inc. (США) – ККД 35%, використані різні пристрої концентрації випромінювання. Ціна – від 450 доларів/м2.
2. Тришарові Sharp (Японія) – ККД 40%, застосована комбінація лінз. Ціна – від 550 доларів/м2.
3. Багатошарові Sharp (Японія) – ККД 47%. Панелі застосовуються в космічній галузі, ціна – від 800 доларів/м2.

Так була отримана відповідь на питання, чи підвищить ККД дзеркало для сонячних батарей у вигляді лінз-відбивачів. Виграш в продуктивності дійсно може скласти до 300% в ідеальних умовах. Але при такій собівартості економічно вигідніше придбати 2-3 панелі по $ 120- $ 130. І тому «рекордсмени» в масове виробництво так і не пішли.

Альтернативні варіанти сонячних батарей

Замість використання у звичайних умовах парної схеми «сонячна батарея і дзеркало», яка показує приріст ефективності тільки взимку, має сенс замінювати кремнієві модулі на тонкоплівкові гібридні панелі від First Solar (США), що в Україні реалізуються компанією Green Tech Trade.

Середньорічне виробництво СЕС даного типу дасть те ж 20% збільшення генерації – 1,32 МВт замість 1,10 МВт на кожен кіловат встановленої потужності. Крім того, тонкі плівки, при аналогічних розмірах, в 4 рази легше і простіше монтуються на будь-які типи поверхонь.

Вивчити асортимент, провести попередній розрахунок станції та замовити вподобаний варіант можна на офіційному сайті українського дилера.