Аккумулятор FIAMM FG 20451

Несмотря на то, что надёжность остаётся ключевым фактором, побуждающим домовладельцев устанавливать аккумуляторные батареи в своих домах, для большинства клиентов этот фактор не так важен, как считают многие установщики.

Резервное копирование, резервное копирование, резервное копирование: это модное словечко среди тех, кто устанавливает системы хранения энергии в жилых домах, но не обязательно среди домовладельцев, которые хотят установить аккумуляторную батарею. Компании, производящие аккумуляторы, все чаще называют отказоустойчивость, а не экономию в расчете на киловатт-час, одной из основных причин для установки систем хранения энергии в жилых домах.

«Необходимо снизить значимость стоимости киловатт-часа и сосредоточиться на стоимости часа резервного питания», — объяснил Рекс Лю, вице-президент по управлению продуктами в сфере чистой энергетики в компании Generac. Он сказал, что вместо этого нужно понимать ценность и результаты работы системы: «Будет ли система обеспечивать освещение? Сэкономит ли она деньги?»

«Домовладельцам не нужно разбираться в киловатт-часах или во всех характеристиках, связанных с домашними энергосистемами», — добавил он. С точки зрения Generac, стоимость резервного питания в час и возможность пережить отключение электроэнергии лучше отражают ценность, которую домовладельцы хотят получить от установки накопителей. Для некоторых это действительно так, но многие придерживаются другого мнения.

Согласно отчёту EnergySage о рынке солнечных батарей и накопителей за первое полугодие 2025 года, домовладельцы чаще называют экономию на коммунальных платежах (30 %) и автономное электроснабжение за счёт солнечных батарей (29 %) причинами для установки накопителей, чем резервное питание (26 %), хотя все три причины находятся в относительно равных условиях. Тем не менее, согласно тому же опросу, 67 % установщиков назвали отказоустойчивость или аварийное резервное питание основной причиной для установки солнечных батарей в жилых домах, и только 11 % упомянули финансовую экономию. Да, резервное питание важно, но это не единственное, что имеет значение.

Многие установщики попадают в эту ловушку, пытаясь продать свои аккумуляторы: держать свет включённым во время грозы — это круто, но ещё круче — платить меньше за электричество.

Лю отметил, что на регулируемых рынках, таких как Калифорния, где коммунальные услуги стоят дорого, аккумуляторы часто являются «экономической необходимостью», позволяющей окупить солнечную энергию в жилых домах. В отчёте EnergySage отмечается, что это во многом объясняет высокий уровень подключения накопителей в жилых домах на неблагоприятных экспортных рынках с высокими тарифами, включая Калифорнию (79 % подключений) и Гавайи, где этот показатель составляет 100 %.

На этих рынках это имеет смысл: хранение данных нужно не столько для душевного спокойствия, сколько для вашего кошелька. Тем не менее резервное копирование остаётся основным аргументом в пользу покупки. К сожалению, это может привести к тому, что цели домовладельцев по установке систем хранения данных окажутся под угрозой.

Многие потенциальные владельцы аккумуляторов будут доверять рекомендациям установщиков о том, какая система лучше всего подойдёт для их дома. Если предполагается, что основной целью является резервное копирование, установщики, скорее всего, порекомендуют более крупные и дорогие системы, рассчитанные на длительные отключения.

Другие варианты, например, аккумуляторы, предназначенные не для резервного питания всего дома, а для индивидуального потребления и управления счетами, скорее всего, лучше соответствовали бы целям домовладельца, но, вероятно, не обсуждались из-за несоответствия между реальными и предполагаемыми мотивами клиентов. В отчёте EnergySage отмечается, что «установщики, которые подбирают систему в соответствии с мотивами клиентов, могут снизить затраты и повысить уровень подключения».

Хотя компания EnergySage выяснила, что около трёх четвертей владельцев солнечных электростанций в частных домах проявляют интерес к этой технологии, только 42 % в конечном счёте устанавливают аккумуляторы. Впервые за последнее время этот показатель снизился в период с 2024 по 2025 год из-за роста цен и сложности системы. Для многих домовладельцев ценность этой технологии по-прежнему заключается в экономии на счетах и энергетической независимости, а не в защите от перебоев в подаче электроэнергии. Тем не менее Лю по-прежнему считает, что защита от перебоев в подаче электроэнергии является ключевым фактором для внедрения накопителей.

«По мере снижения стоимости систем и расширения их возможностей и функционала мы увидим, что всё больше людей будут инвестировать в более крупные системы, которые могут свести к минимуму необходимость подключения к сети», — сказал он.

Аккумулятор FIAMM 12FGH36

За последнюю неделю цены на серебро выросли до рекордного уровня, превысив 80 долларов за унцию после того, как Китай заявил о планах ограничить экспорт серебра в 2026 году.

Паста для металлизации серебром

За последнюю неделю цена на серебро резко выросла и 28 декабря достигла рекордного уровня в 83,62 доллара за унцию.

Цены на серебро росли на протяжении большей части 2025 года и достигли самого высокого уровня за десятилетие в сентябре — 44,86 доллара за унцию. Для сравнения: средняя цена на серебро в 2024 году составляла 28,27 доллара за унцию.

За последнюю неделю восходящая траектория ускорилась: 23 декабря цена на серебро впервые в истории достигла 70 долларов, 26 декабря — 75 долларов, а 28 декабря — 80 долларов. По данным Reuters, с начала года серебро подорожало на 181 %.

Майкл ДиРиенцо, президент и главный исполнительный директор Silver Institute, рассказал, что скачок цен отражает сильные фундаментальные показатели рынка серебра, который пятый год подряд сталкивается со структурным дефицитом.

«Геополитические и экономические проблемы также играют свою роль в ажиотажном спросе на твёрдые активы, — сказал ДиРиенцо. — Не говоря уже о том, что Соединённые Штаты отнесли серебро к критически важным минералам, что привело к пересмотру в соответствии с разделом 232 Закона о торговле США, чтобы определить, можно ли ввести пошлины на определённые изделия из серебра или на металл в целом».

ДиРиенцо также обратил внимание на недавнее заявление Китая о том, что он планирует ограничить экспорт серебра на один год, начиная с 1 января 2026 года, при этом предприятия должны будут подавать заявки на получение экспортных лицензий.

«Хотя Китай является нетто-импортёром — в основном серебряной руды — он также является крупным производителем и экспортёром серебряных слитков, — добавил ДиРиенцо. — В ближайшей перспективе это может подстегнуть рост цен».

Серебро — важнейший минерал для солнечной энергетики, и рост цен вынуждает производителей фотоэлектрических модулей сокращать его использование. В сентябре исследование показало, что к концу десятилетия на солнечную энергетику будет приходиться 40% мирового спроса на серебро.

Аккумулятор FIAMM 12FGH65

Ученые из Таиланда смоделировали фотоэлектрический тепловой насос с непрямым расширением и измерили его производительность при различных температурах холодной воды и размерах резервуара.

Схема системы

Исследователи из Университета Чиангмая в Таиланде оценили эффективность системы фотоэлектрических тепловых насосов с непрямым расширением (IDX-PVT-AHP), предназначенной для производства горячей воды в тропическом климате Чиангмая.

«Применение системы IDX-PVT-AHP в тропическом климате Чиангмая сопряжено с определенными трудностями из-за высокой влажности в регионе, которая может привести к скоплению влаги на панелях PVT, — заявили исследователи. — Чтобы решить эту проблему, необходимо регулировать температуру холодной воды и определить оптимальный размер резервуара для хранения холодной воды, чтобы предотвратить чрезмерное охлаждение, а также подобрать подходящее количество модулей PVT».

Система работает за счёт циркуляции воды через модули PVT, которые поглощают тепло перед подачей в резервуар для хранения холодной воды. Внутри резервуара змеевик служит испарителем теплового насоса, передавая тепло от пластинчатого теплообменника, который выполняет функцию конденсатора, в резервуар для хранения горячей воды. Кроме того, модули PVT вырабатывают электроэнергию для питания компрессора теплового насоса, водяного насоса и вспомогательных нагревателей. Если электроэнергии, вырабатываемой модулями PVT, недостаточно, система получает дополнительное питание из сети.

В первом имитационном эксперименте система состояла из резервуара для горячей воды объёмом 1000 л и резервуара для холодной воды объёмом 1500 л, подключённых к трём фотоэлектрическим модулям. При использовании монокристаллических элементов максимальная мощность составила 550 Вт, а КПД — 21,3 %, при этом тепловой пик составил 1436 Вт. Мощность охлаждения компрессора составляла 5,7 кВт, он работал на хладагенте R-134. В климатических условиях Чиангмая в 2023 году были протестированы четыре варианта минимальной температуры холодной воды в резервуаре: вариант 1 — 18 °C, вариант 2 — 21 °C, вариант 3 — 24 °C и вариант 4 — реальная точка росы. Точка росы — это температура, при которой в воздухе начинает образовываться конденсат.

“Наименьшее потребление энергии было достигнуто, когда заданное значение температуры резервуара для хранения холодной воды составляло 18 ° C; это условие приводило к чрезмерному количеству часов, что вызывало конденсацию водяного пара (302 ч / год), потенциально ускоряя деградацию модуля PVT”, - показали результаты. “Среди оцененных сценариев поддержание температуры резервуара для хранения холодной воды на уровне точки росы обеспечило наиболее благоприятный компромисс между минимизацией потребления электроэнергии и снижением риска конденсации водяного пара на фотоэлектрических модулях”.

Во втором эксперименте температура холодной воды в резервуаре поддерживалась на уровне реальной точки росы, а количество модулей PVT и размер резервуара для холодной воды варьировались. Что касается модулей PVT, то это были те же монокристаллические модули мощностью 550 Вт, соединённые попарно или втроём. Размер резервуара для воды составлял 500, 750, 1000 или 1500 литров. Целью этой оптимизации было найти размер, при котором срок окупаемости нагрева 1000 л воды до 60 °C будет минимальным.

Исследователи также обнаружили, что увеличение количества модулей PVT повышает производительность системы и снижает зависимость от вспомогательных нагревателей, в то время как увеличение объёма резервуара для хранения холодной воды немного улучшает тепловую буферность, но увеличивает срок окупаемости.

Они пришли к выводу, что оптимальная конфигурация состоит из трёх модулей PVT, накопительного бака для горячей воды объёмом 1000 л и накопительного бака для холодной воды объёмом 1500 л, что позволяет эффективно сбалансировать энергоэффективность, надёжность и экономическую выгоду в тропических условиях. Они также отметили, что при использовании заданного значения температуры точки росы продолжительность конденсации водяного пара сократилась до семи часов в год, при этом годовое потребление электроэнергии осталось на низком уровне — 7315,5 кВт·ч, а срок окупаемости составил 3,36 года.

Система была представлена в статье «Оценка влияния температуры холодной воды и размера резервуара на производительность системы тепловых насосов с фазовым переходом для горячего водоснабжения», опубликованной в Практических исследованиях в области теплотехники.

Аккумулятор FIAMM 12 FGL 80

Компания Trina Solar сообщает, что новые сертифицированные тандемные ячейки и модули на основе перовскитно-кристаллического кремния демонстрируют прогресс в создании фотоэлектрических систем нового поколения промышленного масштаба.

Компания Trina Solar заявила, что её исследователи достигли новых сертифицированных показателей эффективности тандемных солнечных элементов на основе перовскита и кристаллического кремния, а также выходной мощности модулей, которые компания назвала мировыми рекордами для устройств промышленного формата.

Компания заявила, что тандемный солнечный элемент промышленного масштаба с половинным вырезом диаметром 210 мм достиг сертифицированной эффективности преобразования энергии в 32,6 %, а тандемный модуль стандартного размера, состоящий из таких элементов, обеспечил пиковую выходную мощность в 865 Вт. Компания заявила, что оба результата были независимо подтверждены европейскими испытательными организациями и являются мировыми рекордами для промышленных форматов.

Тандемная ячейка была разработана совместно с китайской лабораторией Huairou и сертифицирована Институтом систем солнечной энергии Фраунгофера CalLab, а соответствующий модуль площадью 3,1 квадратных метра, соответствующий основным стандартам промышленного масштаба, был сертифицирован TÜV SÜD.

По словам Трины, лаборатория Huairou внесла свой вклад в разработку материалов для перовскитных абсорберов и функциональных слоёв, в то время как компания сосредоточилась на интеграции процессов, производстве больших площадей и совместимости с промышленными производственными линиями. Работа проводилась в Национальной ключевой лаборатории фотоэлектрической науки и техники Трины.

«Мы рады сообщить о двух новых мировых рекордах в области тандемных солнечных батарей на основе перовскита и кристаллического кремния, достигнутых благодаря эффективному сотрудничеству», — сказал доктор Ифэн Чен, вице-президент Trina Solar. Он добавил, что эти результаты являются «важной вехой в развитии высокоэффективной фотовольтаики нового поколения» и демонстрируют коммерческий потенциал тандемных архитектур, выходящий за рамки лабораторных прототипов.

Компания Trina Solar заявила, что последние результаты основаны на ряде достижений в области тандемных технологий, о которых сообщалось в течение последних двух лет, в том числе о сертифицированных тандемных модулях мощностью более 800 Вт и тандемных элементах с эффективностью более 31 % в промышленных форматах пластин. Компания заявила, что за 37 лет ей удалось создать или побить мировые рекорды по эффективности солнечных элементов или мощности модулей.

По мере того как технологии на основе кристаллического кремния, такие как туннельный оксидный пассивированный контакт (TOPCon) и гетеропереход, приближаются к пределу практической эффективности, тандемные архитектуры, сочетающие перовскит и кремний, считаются наиболее перспективным способом дальнейшего повышения производительности. По словам Трины, демонстрация рекордных результатов на промышленных образцах призвана способствовать их дальнейшему коммерческому внедрению.

В апреле компания-конкурент Longi добилась сертифицированной эффективности преобразования энергии в 34,85 % для двухконтактного тандемного солнечного элемента на основе перовскита и кремния, сертифицированного Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии США. Компания назвала этот результат мировым эталоном для тандемных элементов такого формата, подчеркнув достижения в области высокоэффективной фотовольтаики нового поколения.

Аккумулятор FIAMM 12FGL120

Китайские учёные сконструировали и протестировали устройство, в котором используются окислительно-восстановительные пары в сочетании с аморфно-кремниевым фотоэлектродом с тройным переходом. При тестировании под ксеноновой лампой, имитирующей одно солнце, устройство показало среднюю эффективность преобразования солнечной энергии в электричество на уровне 4,2%.

Устройство SRFB

Исследовательская группа из Нанкинского технологического университета (NanjingTech) в Китае разработала и создала новое устройство на основе антрахинона — солнечную редокс-батарею (SRFB).

Система состоит из окислительно-восстановительных пар, известных как 2,6-DBEAQ и K4 [Fe(CN) 6], соединенных с одним фотоэлектродом из аморфного кремния с тройным переходом. SRFB - это системы, которые сочетают в себе солнечный элемент и окислительно-восстановительную проточную батарею, обеспечивая одновременный улавливание солнечного света и накопление химической энергии.

«Среди окислительно-восстановительных пар, используемых в твердотельных фотоэлектрических элементах, водные растворы производных антрахинона получили признание как наиболее предпочтительные материалы для накопления энергии, — рассказал автор исследования Чэнъюй Хэ. — В твердотельных фотоэлектрических элементах на основе антрахинона обычно используются такие окислительно-восстановительные пары, как AQDS и 2,6-DHAQ, которые работают как в сильнокислых, так и в щелочных условиях. Однако из-за коррозии фотоэлектродов и нестабильности парных окислительно-восстановительных пар эти твердотельные фотоэлектрические элементы имеют относительно низкий КПД преобразования солнечной энергии в электричество».

Для фотокатодной части устройства группа разрезала коммерческие фотоэлектрические элементы с тройным переходом из аморфного кремния (3jn-a-Si) на части размером 2 см × 2 см. Элемент состоит из сложенных друг на друга переходов из аморфного кремния и германия, нанесённых на подложку из нержавеющей стали и покрытых слоем оксида индия и олова (ITO). Он электрически соединён через внешнюю цепь с контрэлектродом из углеродного войлока.

Фотокатод находится в химическом контакте с католитом, содержащим 2,6-дибром-1,4-эпоксиангидрол, который восстанавливается во время фотозарядки. Анолит, содержащий K₄[Fe(CN)₆], напротив, окисляется на углеродном войлочном электроде. Два электролита непрерывно поступают из внешних резервуаров в ячейку с помощью перистальтического насоса. Они разделены ионообменной мембраной Nafion, которая обеспечивает перенос ионов для поддержания баланса заряда, но предотвращает смешивание электролитов.

Эффективность устройства SRFB оценивалась с помощью циклического теста — многократного эксперимента по зарядке и разрядке. Перед измерениями электролиты продувались аргоном в течение 30 минут для удаления растворённого кислорода. Во время зарядки фотокатод облучался ксеноновой лампой, имитирующей интенсивность солнечного света в 100 мВт/см2. Устройство разряжалось при плотности тока 10 мА/см2 до тех пор, пока напряжение батареи не упало до 0,2 В.

«Устройство SRFB может заряжаться без внешнего смещения и разряжаться в течение 10 циклов, при этом эффективность преобразования солнечной энергии в электричество достигает 4,3 %», — заявил Чэнъюй Хэ. «Успешное создание этого устройства SRFB открывает новые возможности для дальнейшего развития передовых технологий преобразования солнечной энергии в химическую».

Результаты были представлены в статье «Водная антрахиновая солнечная окислительно-восстановительная проточная батарея для эффективного преобразования и хранения солнечной энергии», опубликованной в Electrochimica Acta.

Аккумулятор FIAMM FG 11201

Полученный результат по эффективности является одним из лучших показателей, когда-либо достигнутых для тонкоплёночных солнечных элементов такого типа. Устройство было изготовлено с использованием интерфейса с задним контактом, который, как сообщается, улучшает перенос заряда.

Исследователи из Чоннамского национального университета в Южной Корее нанесли слой оксида германия методом обработки в паровой фазе на заднюю контактную поверхность тонкоплёночных селенида олова (SnS) солнечных элементов, чтобы повысить эффективность преобразования энергии в солнечных элементах до 4,81 % по сравнению с 3,7 % у стандартных элементов.

Несмотря на то, что моносульфид олова (SnS) известен как дешёвый и распространённый материал с многообещающими характеристиками для использования в солнечных батареях, работать с ним непросто. Исследователям до сих пор не удавалось добиться эффективности преобразования более 5 % с использованием этого материала, а интерес исследовательского сообщества к нему отстаёт от интереса к кестеритовым, или медно-цинково-оловянным, солнечным батареям.

Команда изготовила ячейку, нанеся 7-нанометровый слой оксида германия (GeOx) между молибденовым обратным контактом и слоем поглотителя SnS. Этот процесс включал в себя разработку интерфейса, пассивацию дефектов и оптимизацию контактов, «чтобы превратить достижения в области материалов в стабильные, высокопроизводительные устройства, подходящие для масштабируемых фотоэлектрических систем», как выразился автор исследования Джеён Хо.

«Наша команда в Южной Корее уже много лет активно работает над тонкоплёночными солнечными элементами, уделяя особое внимание распространённым на Земле и экологически безопасным поглощающим материалам, таким как кестерит, SnS и родственные халькогениды», — рассказал Хо.

Группа выбрала SnS не только из-за его распространённости и нетоксичности, но и потому, что у него «почти идеальная ширина запрещённой зоны» ~1,3 эВ и «сильное оптическое поглощение» ~104 см-1, по словам Хо, который также подчеркнул, что тонкоплёночные устройства на основе SnS «исторически уступали в производительности из-за потерь на границе раздела и рекомбинации, связанной с дефектами, а не из-за внутренних ограничений материала».

Структура экспериментального устройства была следующей: натриево-известковое стекло, молибденовый контактный слой, GeOx, поглотитель SnS, буферный слой из сульфида кадмия (CdS), собственный оксид цинка (i-ZnO), оконный слой из оксида цинка, легированного алюминием (AZO), металлический контакт из алюминия.

В ходе тестирования исследователи отметили, что процесс осаждения с переносом пара позволяет пассивировать дефекты глубокого уровня и подавлять диффузию натрия в подложке, что приводит к образованию «более крупных и однородных зёрен», улучшению переноса заряда и снижению электрических потерь, что обеспечивает «значительное» повышение эффективности преобразования энергии, «достигая коэффициента полезного действия в 4,81 %, что является одним из самых высоких показателей для тонкоплёночных солнечных элементов на основе SnS», отметили исследователи.

Как подробно описано в исследовании «Пассивация заднего интерфейса с использованием контролируемого промежуточного слоя из оксида германия (GeOₓ)», опубликованном в Small, последующие испытания на стабильность устройства проводились через три месяца после изготовления. Устройство без герметизации сохранило более 96 % своей первоначальной эффективности, продемонстрировав «превосходную долговременную стабильность».

В более ранних исследованиях другие проблемы с производительностью решались с помощью целенаправленной обработки интерфейсов и поверхностей. Например, в прошлом году группа исследователей сообщила в Journal of Materials Chemistry A о методе «предварительного обжига» с использованием серы, который позволил прояснить «важную роль контроля стехиометрии серы» в улучшении качества плёнок и фотоэлектрических характеристик.

«Заглядывая в будущее, наша команда планирует интегрировать эти отдельные достижения в унифицированные архитектуры устройств, объединив оптимизированные технологии производства источников, обработки поверхности и пассивации контактов на единой платформе», — заявил Хо. Темы исследований включают разработку физических моделей, технологий осаждения, а также изучение тандемных устройств на основе SnS, квантовых точек или гибридных устройств.

«В конечном счёте наша цель — сделать SnS конкурентоспособной, доступной и экологичной тонкоплёночной технологией, которая отличается высокой эффективностью и долгосрочной стабильностью, что делает её пригодной для практического применения», — сказал Хо.

Аккумулятор FIAMM 12 FIT 60

Группа исследователей из Швеции разработала модель потери мощности из-за снега, которая позволяет ежечасно оценивать потери мощности фотоэлектрических систем из-за снега. Предложенный подход основан исключительно на данных дистанционного зондирования, таких как аэрофотосъёмка, лидарные и спутниковые данные.

Исследовательская группа под руководством Becquerel Sweden разработала универсальную модель потери мощности из-за снега, которая позволяет ежечасно оценивать потери мощности фотоэлектрических систем из-за снега. Модель основана на данных о фотоэлектрических системах, полученных исключительно из источников дистанционного зондирования, таких как аэрофотосъёмка, лидары (лазерные сканеры) и спутниковые данные об освещённости и погоде.

«Мы заметили, что наша детерминированная физическая модель моделирования фотоэлектрической мощности даёт систематические ошибки в зимние месяцы, и это побудило нас повысить её точность. Проведя детальный анализ, мы выяснили, что накопление снега на фотоэлектрических модулях является ключевым фактором, влияющим на эти расхождения. Это побудило нас разработать и интегрировать в нашу систему моделирования специальную модель потери мощности из-за снега».

Инструмент для моделирования энергопотребления был создан на основе модифицированной версии модели потерь при выпадении снега Marion, адаптированной для дистанционного зондирования. Он был оптимизирован с использованием данных о шестнадцати эталонных фотоэлектрических системах, в том числе плоских и наклонных, и протестирован на девяти дополнительных системах, расположенных в Швеции.

Исследователи обнаружили, что точность модели таяния снега соответствует точности предыдущих модификаций модели Мэрион, при этом модель опирается исключительно на данные дистанционного зондирования. Модель продемонстрировала стабильное улучшение коэффициента детерминации, средней абсолютной ошибки и среднеквадратичной ошибки. Результаты сопоставимы с предыдущими исследованиями таяния снега.

Впоследствии новая модель потери снежного покрова была интегрирована в систему дистанционного зондирования и моделирования фотоэлектрической мощности в шведском Альфрёдулле. «При интеграции в систему моделирования фотоэлектрической мощности на основе дистанционного зондирования средняя процентная квадратичная ошибка составила 5,7 % при моделировании часовой выработки электроэнергии в 40 системах», — говорится в исследовании.

«Результаты подтвердили нашу гипотезу: включение модели потери снега значительно повысило общую точность нашей модели, особенно в том, что касается прогнозирования выработки электроэнергии в периоды снегопадов», — сказал Линдал.

Исследователи пришли к выводу, что в холодном климате можно оценить выработку электроэнергии отдельными фотоэлектрическими системами, даже не имея доступа к техническим данным конкретной системы. Это позволяет точно оценить потери снега в местах, где наземная инфраструктура мониторинга ограничена или недоступна.

«Это делает его особенно ценным инструментом для оперативного мониторинга крупных солнечных электростанций», — сказал Линдал.

Работа подробно описана в статье «Моделирование потерь снега, совместимое с дистанционным зондированием, для моделирования выработки фотоэлектрической энергии», опубликованной в Solar Energy. В исследовании принимали участие учёные из Исследовательских институтов RISE в Швеции и Уппсальского университета.

Новая модель была усовершенствована благодаря более раннему исследованию, в котором определялось, как использовать LIDAR для более точного моделирования ориентации солнечных панелей.

Следующим шагом исследовательской группы станет использование этого инструмента для определения и моделирования мощности фотоэлектрических систем во всех четырёх низковольтных сетях Швеции. По словам Линдаля, результаты будут использованы для «количественной оценки снижения пиковой совокупной выработки электроэнергии, вызванного различной ориентацией систем»

Аккумулятор FIAMM FG 24204

Исследователи из Норвегии изучили процесс плавления кремниевых агломератов в различных средах и при разных температурах, чтобы улучшить переработку кремния для солнечных батарей. Они обнаружили, что вакуумное плавление способствует раскислению и позволяет получить однородный расплав без оксидов, при этом размер агломерата практически не влияет на процесс плавления.

Агломераты разного размера перед плавлением

Исследователи из Норвежского университета науки и технологии (NTNU) изучили процесс плавления порошка из кремниевых срезов при различных режимах и условиях, чтобы приблизить процесс рафинирования и переработки материала к коммерческому и техническому внедрению.

Кремниевый срез — это кремниевый материал, который теряется в качестве отходов при разрезании кристаллического кремниевого слитка на тонкие пластины в процессе производства солнечных батарей. «Переработка кремниевых срезов была актуальной темой в течение нескольких лет, и было предложено несколько решений для лабораторных условий, однако в настоящее время не существует хорошо отлаженного промышленного процесса переработки в солнечный кремний из-за строгих требований к чистоте и масштабируемости», — пояснила исследовательская группа.

В ходе анализа изучалось поведение при плавлении кремниевых агломератов разного размера.

Сначала они высушили кремниевый порошок, полученный от норвежского производителя REC Solar Norway, а затем измельчили его с помощью ступки и пестика. Затем порошок спрессовали в барабанном грануляторе, а полученные гранулы высушили. Наконец, высушенные гранулы расплавили с помощью электромагнитной индукции в различных условиях и проанализировали с помощью масс-спектрометрии тлеющего разряда (GDMS) на предмет элементного состава примесей.

Для своих экспериментов учёные использовали полузакрытую печь мощностью 75 кВт и индукционную печь с контролируемой атмосферой. Плавка проводилась в различных режимах при температуре от 1600 до 1800 °C

Полузакрытая индукционная печь (а) и закрытая индукционная печь (б)

Были применены три различных режима плавления. В первом режиме агломераты нагревались до заданной температуры в атмосфере аргона, выдерживались в течение 30–60 минут, а затем медленно охлаждались в печи. Во втором режиме образцы нагревались до заданной температуры и выдерживались в вакууме в течение 30–60 минут. В третьем режиме вакуум создавался как на этапе нагрева, так и на этапе выдержки. Печи были оснащены камерой, позволяющей наблюдать за процессом плавления в режиме реального времени.

Переработанный после плавления кремний был проанализирован с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), масс-спектрометрии с тлеющим разрядом (GDMS) и электронно-зондового микроанализатора (EPMA). Ученые обнаружили, что размер агломератов кремния в разрезе практически не влияет на его плавление. Однако они также выяснили, что плавление в инертной среде и в вакууме существенно различается. Действительно, в вакууме происходит испарение летучих элементов и увеличивается образование монооксида кремния (SiO), что способствует раскислению и улучшает процесс плавления.

Кроме того, анализ показал, что при температуре ниже 1800 °C и времени выдержки 30–120 минут в инертной атмосфере не удаётся получить однородный расплав. В отличие от этого, при вакуумном плавлении происходит одновременная потеря кислорода в виде газа SiO, в результате чего получается однородный расплав без оксидов. В обеих атмосферах над расплавленным кремнием и на поверхности тигля происходит осаждение SiO, хотя механизмы реакций в инертной атмосфере и в вакууме различаются.

Их выводы изложены в исследовании «Изучение механизмов и особенностей плавления агломератов Si-kerf в инертной среде и вакууме для восстановления фотоэлектрического кремния», опубликованном в журнале Материалы для солнечной энергетики и солнечные батареи.

Аккумулятор FIAMM FG 20201

Ученые смоделировали систему производства водорода с использованием солнечной энергии, состоящую из 32 050 фотоэлектрических панелей, насосной системы, установки обратного осмоса для опреснения морской воды, электролизера и резервуара для хранения водорода. Эксплуатация этой системы в Омане потенциально может обеспечить удельную стоимость электроэнергии на уровне 0,05 доллара США за кВт·ч и удельную стоимость водорода на уровне 9,5 доллара США за кг.

Схема системы

Исследовательская группа из Эксетерского университета в Великобритании смоделировала автономную систему производства экологически чистого водорода с использованием технологии плавучих фотоэлектрических систем (FPV) и опреснения морской воды методом обратного осмоса (SWRO). Система предназначена для поддержки экологически чистой мобильности в Омане.

Предполагалось, что система будет работать в Аравийском море, в портовом городе Дукм, примерно в 600 км к югу от Маската.

«Ключевой особенностью этой системы является синергия фотоэлектрических систем, опреснения и производства водорода, что представляет собой альтернативу наземным фотоэлектрическим системам, электролизу с использованием пресной воды и электромобилям», — рассказала автор исследования Ариттра Гош. «Полученные результаты представляют собой чёткую и практичную дорожную карту для стран Персидского залива и других регионов с жарким климатом, позволяющую использовать богатые ресурсы солнечной энергии и морской воды для крупномасштабного производства водорода без конкуренции за землю или пресную воду».

Согласно долгосрочным метеорологическим данным, полученным с помощью Meteonorm 8.1, годовая глобальная горизонтальная облученность (ГГО) на этом участке составляет 2094,7 кВт·ч/м², а годовая рассеянная горизонтальная облученность — 890,2 кВт·ч/м². Среднегодовая температура окружающей среды составляет 26,62 °C, а ежемесячные колебания варьируются от примерно 22,5 °C в январе до 30,7 °C в мае.

Система вырабатывает электроэнергию с помощью 32 050 монокристаллических двусторонних модулей мощностью 600 Вт каждый с КПД 21,2 %, что в сумме составляет около 20 МВт. Выработанная электроэнергия поступает на насосы для морской воды, установку обратного осмоса (RO) для опреснения воды и электролизер с протонообменной мембраной (PEM). Насос мощностью 122,5 кВт перекачивает морскую воду с побережья в установку для опреснения воды производительностью 31,59 м³/сутки. Затем пресная вода используется в электролизере мощностью 9,9 МВт для производства водорода, который хранится в композитном резервуаре типа III. Из этого резервуара водители различных автомобилей и автобусов, работающих на водороде, могут заправлять свои транспортные средства.

С помощью программного обеспечения для моделирования PVsyst было установлено, что плавучая фотоэлектрическая установка вырабатывает 33,68 ГВт·ч энергии в год при удельной выработке 1751 кВт·ч/кВт·ч в год и коэффициенте полезного действия 78,7 %. Кроме того, система ежедневно вырабатывает 1755 кг водорода, а нормализованная стоимость воды (LCOW) составляет 1,8 доллара США за м³.

«В ходе этого исследования было установлено, что приведенная стоимость энергии (LCOE) составляет 0,05 доллара США за кВт·ч, а приведенная стоимость водорода (LCOH) — 9,5 доллара США за кг. Для сравнения: среднемировой показатель LCOE для солнечной фотоэлектрической энергии составляет 0,043 доллара США за кВт·ч, а целевой показатель LCOH для «зеленого» водорода к 2030 году — 4,5–6,5 доллара США за кг», — сказал Гош. «Эти результаты наглядно демонстрируют жизнеспособность предложенной интегрированной системы FPV–SWRO–водород, подчёркивая её конкурентоспособность и большой потенциал для дальнейшей оптимизации».

В заключение учёный сказал, что они уже проводят последующие исследования. «Сейчас мы работаем в двух направлениях: во-первых, разрабатываем более оптимизированную стратегию для снижения стоимости электроэнергии, а во-вторых, оцениваем долгосрочное влияние на производительность электролизёра с протонообменной мембраной», — сказал Гош.

Система была представлена в статье «Очистка морской воды с помощью плавучих фотоэлектрических систем и электролизера для производства экологически чистого водорода в Омане» в Solar Compass.

Аккумулятор FIAMM 12FGH50

Рыночное давление в сфере солнечной энергетики и хранения энергии часто приводит к появлению недорогих решений, но долгосрочный успех зависит от баланса цены, качества и надёжности оборудования, рассчитанного на десятилетия эксплуатации. Многочисленные примеры, от низкокачественных кремниевых модулей до бытовых водородных и окислительно-восстановительных накопителей, показывают, что технически амбициозные продукты могут потерпеть неудачу из-за неверной оценки затрат, сложности или долговечности.

На рынке сложилась привычная ситуация: лучший продукт не всегда оказывается самым востребованным. Часто побеждает самый дешёвый вариант. Какой бы продвинутой ни была разработка или насколько продуманной ни была концепция, у продукта мало шансов на долгосрочный успех, если он слишком дорогой или сложный в эксплуатации. При этом самый дешёвый продукт не всегда доминирует на рынке. В сфере солнечных технологий бестселлер определяется балансом между ценой, качеством и простотой использования. Фотоэлектрические системы проектируются и устанавливаются с расчётом на срок службы более 20 лет.

С этой точки зрения производителям следует использовать в солнечных модулях более качественные материалы и более толстое стекло, а в инверторах и аккумуляторах — более долговечные электронные компоненты. Однако постоянное снижение рыночных цен привело к сильному давлению, которое ограничивает качество продукции. Сокращаются расходы, и на каждом этапе применяется оптимизация, чтобы сделать продукцию дешевле и легче. Чтобы снизить стоимость доставки, в один контейнер упаковывают всё больше единиц продукции. Во многих случаях только после нескольких лет эксплуатации становится ясно, соответствуют ли продукты заявленным характеристикам или компромиссы зашли слишком далеко.

К концу года цены на модули практически не изменились, что позволяет предположить, что рынок, возможно, достиг уровня, на котором дальнейшее снижение цен затруднительно. Отдельные отклонения от тенденции к снижению цен в основном связаны с экстренными продажами или распродажей запасов и не указывают на структурные изменения. Учитывая значительные убытки, которые азиатские производители несли в течение многих лет, многие ожидают, что цены в конечном итоге вырастут. Сроки и механизмы этого процесса остаются неясными. Повышение цен на модули может позволить производителям снова улучшить качество, но ни один крупный поставщик не готов сделать это первым. Крупные китайские производители, в частности, опасаются потерять с трудом завоеванную долю рынка.

Только диверсифицированные конгломераты, которые не зависят исключительно от солнечной энергетики, или небольшие нишевые поставщики, обслуживающие определённую клиентскую базу, могут позволить себе устанавливать цены на продукцию выше общего рыночного уровня, отражённого в отраслевых индексах. Неудачи компаний Meyer Burger и SunPower, среди прочих, демонстрируют, насколько сложно поддерживать крупномасштабное производство модулей, когда производственные затраты не соответствуют преобладающим рыночным ценам. Эта реальность подчёркивает постоянную проблему для проектировщиков систем и покупателей: обилие продукции, но слишком мало надёжных вариантов.

Опыт показывает, что зачастую целесообразен консервативный подход к выбору компонентов и системных концепций. Несмотря на то, что инновации в солнечной энергетике необходимы и часто приводят к значительным достижениям в области производства электроэнергии, они также сопряжены со значительными рисками. Для капиталоёмких объектов с длительным сроком службы, таких как электростанции, выход из строя компонентов уже через несколько лет или исчезновение производителей и гарантов в момент возникновения проблем могут иметь серьёзные последствия.

Примеров, на которые стоит обратить внимание, предостаточно. Один из ярких случаев — кратковременный рост популярности так называемого солнечного, или металлургического, кремния в начале 2010-х годов. В то время из-за активного развития возобновляемых источников энергии возник дефицит поликремниевых отходов производства полупроводников. В ответ на это исследователи разработали менее чистый кремний, используя более простые и дешёвые производственные процессы. В эпоху поликристаллических модулей с типичной эффективностью около 15 % эти менее производительные продукты казались коммерчески выгодными при правильной цене.

Однако на практике модули с такими элементами, которые компания Canadian Solar продавала под названием «модули E», выходили из строя гораздо быстрее, чем обычные продукты. Энергоотдача оказалась намного ниже ожидаемой, что вынудило производителей заменять модули уже через несколько месяцев эксплуатации. В конечном итоге это привело к значительным убыткам и быстрому прекращению этой тенденции.

Некоторые из последних примеров амбициозных, но не востребованных на рынке разработок можно найти в сфере хранения энергии. Один из таких примеров — круглогодичная система хранения водорода для жилых помещений Picea, разработанная ныне обанкротившейся компанией HPS. В этой системе избыточная солнечная энергия преобразуется в водород с помощью электролизера и хранится в газовых баллонах под давлением за пределами дома. Когда солнечной энергии недостаточно, водород преобразуется в электричество и тепло с помощью топливного элемента. Несмотря на свою техническую сложность, система стоит непропорционально дорого, что ограничивает её привлекательность для небольшой группы энтузиастов, стремящихся к самодостаточности и обладающих значительной покупательной способностью. Напротив, электрохимические системы хранения энергии значительно экономичнее и при правильном масштабировании могут обеспечить практически полную энергетическую независимость.

Другим примером нетрадиционных технологий хранения энергии являются проточные окислительно-восстановительные батареи для бытового использования. В промышленных масштабах проточные окислительно-восстановительные системы являются проверенным и экономически эффективным решением. Однако компания Prolux Solutions попыталась адаптировать эту технологию для использования в частных домах. На практике оказалось, что проблемы, связанные с циркулирующими жидкими электролитами, были недооценены, что привело к протечкам уже через несколько месяцев эксплуатации. Высокие затраты на техническое обслуживание большого количества небольших установок в конечном счёте побудили компанию объявить, что к концу 2025 года ограниченное количество развёрнутых систем будет выведено из эксплуатации или заменено на проверенную технологию литий-железо-фосфата (LFP).

В некоторых случаях требуется несколько циклов разработки, прежде чем концепция достигнет достаточной степени зрелости или рыночные условия станут благоприятными для ее реализации. Ярким примером являются гибридные коллекторы, которые сочетают в себе фотоэлектрическую и солнечную тепловую генерацию. С физической точки зрения эта концепция содержит в себе внутреннее противоречие: избыточное тепло снижает выработку электроэнергии, что требует постоянного отвода тепла, но при этом часто остается недостаточно тепловой энергии для эффективного обогрева. За последние два десятилетия к этому принципу неоднократно возвращались, что привело к появлению множества компаний, поддерживаемых венчурными инвесторами, но все они в конечном итоге потерпели неудачу. Прорыв произошёл, когда разработчики отказались от дорогостоящей изоляции задней части и вместо этого установили коллекторы в паре с тепловыми насосами, способными использовать низкотемпературное тепло.

Одним из полезных индикаторов того, что новая технология может стать востребованной, является наличие нескольких компаний, которые используют схожие подходы и выводят их на рынок. Если нескольким стартапам с сопоставимыми решениями удаётся привлечь международных инвесторов, это говорит о том, что разработка действительно имеет долгосрочный потенциал. Как только такие продукты начинают активно продаваться, они заслуживают более пристального внимания. На этом этапе риск провала значительно снижается — по крайней мере, до появления следующей прорывной технологии.