Аккумулятор TROJAN T105
В своей последней ежемесячной колонке для журнала pv IEA PVPS представляет подробный обзор недавно опубликованного отчёта «Двойное использование земель для сельского хозяйства и производства солнечной энергии: обзор и эффективность агровольтаических систем». 91-страничное руководство было разработано в рамках проекта IEA PVPS Task 13.
В новом отчёте IEA PVPS Task 13 под названием «Двойное использование земель для сельского хозяйства и производства солнечной энергии: обзор и эффективность агровольтаических систем» изложена убедительная концепция того, как солнечная энергия и сельское хозяйство могут не только сосуществовать, но и процветать вместе. В условиях растущего давления с целью декарбонизации энергетической системы при сохранении пахотных земель и биоразнообразия агровольтаика быстро становится жизненно важным путём к устойчивому развитию.
Одно решение двух кризисов
Агрофотовольтаика — практика совместного размещения фотоэлектрических (ФЭ) систем и сельскохозяйственной деятельности — решает две важнейшие проблемы: потребность в чистой энергии и сохранение плодородных сельскохозяйственных угодий. Поскольку наземные ФЭ-установки часто подвергаются критике за то, что занимают сельскохозяйственные угодья, агрофотовольтаика предлагает беспроигрышную альтернативу.
Как подчёркивается в отчёте, агровольтаика может повысить устойчивость сельского хозяйства к изменению климата, защищая сельскохозяйственные культуры от экстремальных погодных условий, что может привести к лучшему удержанию влаги и даже к созданию мест обитания, поддерживающих биоразнообразие. Эта двойная функция делает агровольтаические системы особенно актуальными в условиях усиления климатических явлений и продолжающегося роста населения планеты.
Глобальные тенденции и технологическое разнообразие
От компактных надземных систем в Японии, предназначенных для садоводства, до крупномасштабных межпространственных систем в США, ориентированных на выпас скота и опыление растений, — в отчёте освещается огромное количество потенциальных сфер применения агрофотовольтаики. К 2021 году агрофотовольтаика выросла с 5 МВтп в 2012 году до 14 ГВтп по всему миру благодаря активной государственной поддержке в таких странах, как Франция, Германия, Италия и Китай.
Различные конфигурации агрофотоэлектрических систем существенно отличаются друг от друга. Наземные системы, межпространственные фотоэлектрические установки и интеграция в теплицы — каждая из них имеет свои уникальные преимущества и сложности в проектировании. А поскольку методы ведения сельского хозяйства в разных странах мира сильно отличаются друг от друга, универсального подхода не существует. Таким образом, наиболее важным вопросом является тщательное согласование типов сельскохозяйственных культур и конструкций систем с климатом.
Разъяснения
Важным выводом из отчёта является сложность, присущая интеграции сельского хозяйства и энергетики — двух совершенно разных отраслей. Такое сближение практик, целей и терминологии требует обширного взаимодействия и сотрудничества. Поскольку это новая система интеграции фотоэлектрических систем, которая характеризуется экспоненциальным ростом рынка и вовлекает множество участников с потенциально противоположными целями, в отчёте отмечается, что согласование определений и уточнение целей являются важнейшими первыми шагами.
В то время как в политических и научных кругах широко используются различные термины, такие как «совместное использование солнечной энергии», «агровольтаика» и «агросолнечная энергетика», для описания этих систем всё чаще используется термин «агровольтаика». Однако в разных странах определения остаются непоследовательными, и этот вопрос необходимо решить.
Более того, отношение к агровольтаике сильно различается. В то время как одни заинтересованные стороны рассматривают её как инновацию в области землепользования, ориентированную на энергию, другие подчёркивают её сельскохозяйственный потенциал. Чтобы объединить эти точки зрения, в отчёте подчёркивается необходимость создания платформ с участием многих заинтересованных сторон, проведения междисциплинарных исследований и разработки прозрачных критериев оценки.
Моделирование и инструменты имитационного моделирования
Чтобы сделать агрофотовольтаику максимально эффективной, перед установкой необходимо смоделировать и спрогнозировать производительность сельскохозяйственных и фотоэлектрических систем. Это необходимо для обеспечения оптимальной конструкции и работы системы.
Для моделирования взаимодействия между фотоэлектрическими панелями и сельскохозяйственными работами можно комбинировать различные подходы к моделированию, от симуляции излучения и анализа затенения до моделей урожайности и гидрологии почвы. Однако моделирование усложняется при учёте таких параметров, как географическое положение, тип сельскохозяйственной культуры и местный климат. Крайне необходимы интегрированные инструменты, которые могут гибко комбинировать эти переменные.
Рамки эффективности и ключевые показатели эффективности
Для поддержки последовательных усилий по оценке в отчёте предлагается комплексная система оценки эффективности агровольтаических систем. В основе этой системы лежат несколько ключевых показателей эффективности (KPI), в том числе:
- Коэффициент земельного эквивалента (LER): измеряет совокупную производительность сельского хозяйства и энергетики по сравнению с их индивидуальной производительностью на отдельных земельных участках.
- Удельная производительность (кВт·ч/кВт): показывает выработку электроэнергии на установленную мощность фотоэлектрических систем.
- Производительность воды (WP): оценивает эффективность использования воды при выращивании сельскохозяйственных культур с помощью фотоэлектрических панелей.
Эти ключевые показатели эффективности предлагают важные инструменты бенчмаркинга для оценки не только двойной эффективности agrivoltaics, но и ее компромиссов и синергии.
Операционные проблемы и мониторинг
Агривольтаические системы требуют тщательного мониторинга из-за взаимосвязей между их различными компонентами. Например, затенение, вызванное солнечными батареями, может повлиять на рост сельскохозяйственных культур, а сельскохозяйственная деятельность может увеличить износ инфраструктуры солнечных батарей. Поэтому системы мониторинга должны одновременно отслеживать урожайность сельскохозяйственных культур, выработку электроэнергии, переменные микроклимата и потребности в обслуживании системы.
К операционным проблемам также относятся более высокая сложность и риски технического обслуживания и ремонта, проблемы безопасности в животноводческих системах, а также логистические трудности, связанные с координацией между фермерами и операторами энергосистем. В отчёте рекомендуется использовать адаптивные системы мониторинга и регулярно анализировать данные, чтобы предотвратить снижение производительности.
Правовые и социально-экономические аспекты
Правовая база для агровольтаики по-прежнему разрозненна. Как отмечается в докладе, в таких странах, как Франция, Япония и США, отсутствуют согласованные процессы выдачи разрешений и чёткие классификации землепользования.
Схемы стимулирования также различаются. Некоторые страны предлагают льготные тарифы или налоговые льготы для проектов в области агровольтаики, в то время как в других странах до сих пор не проводится различие между стандартными фотоэлектрическими и системами двойного назначения. В докладе предлагается политика поддержки, основанная на результатах, которая поощряет как преобразование энергии, так и производительность сельского хозяйства.
С социально-экономической точки зрения агровольтаика может улучшить жизнь в сельской местности за счёт диверсификации источников дохода и снижения уязвимости к климатическим рискам. Однако успешное внедрение зависит от раннего вовлечения заинтересованных сторон, особенно землевладельцев и сельскохозяйственных сообществ.
Намечая путь вперед
Агривольтаика — всё ещё молодой сектор, и в нём остаётся много нерешённых проблем, таких как потребность в интегрированных инструментах моделирования и неопределённость в вопросах эксплуатации и технического обслуживания, а также долгосрочной производительности. Тем не менее, как ясно из отчёта, возможности огромны. Подход двойного назначения может сыграть преобразующую роль в достижении климатических целей, сохранении экосистем и повышении производительности сельского хозяйства в условиях глобального потепления.
Будущие исследования и политика должны быть направлены на уточнение определений агрофотовольтаики, разработку стимулов, основанных на результатах, и финансирование междисциплинарных исследований для восполнения пробелов в знаниях. Сосредоточившись на проектировании, мониторинге и сотрудничестве, агрофотовольтаика может перейти от экспериментальных пилотных проектов к общепринятым решениям в области энергетики и сельского хозяйства.
По мере роста нагрузки на земельные ресурсы агровольтаика предлагает многообещающий план: солнечные панели не только вырабатывают энергию, но и помогают возделывать землю, на которой они установлены.
Аккумуляторная батарея TROJAN T-875
Исследователи изучили, при каких условиях складирование солнечных модулей может помочь обеспечить стабильное внедрение солнечной энергетики по самым низким ценам в Европе. Ученые продемонстрировали, что складирование экономически выгодно в первую очередь при неблагоприятных условиях импорта.
Группа исследователей из Венского технического университета в Австрии и Норвежского университета науки и технологий провела технико-экономический анализ, чтобы понять, какой уровень запасов солнечных модулей может быть использован в Европейском союзе для стабильного внедрения солнечной энергетики с минимальными затратами.
Ученые объяснили, что по сравнению с традиционными энергоносителями, такими как нефть и газ, запасы фотоэлектрических модулей относительно быстро устаревают с точки зрения технологий. Они также отметили, что мировой рынок солнечных модулей в настоящее время характеризуется высокой концентрацией в Китае и избытком предложения, при этом ЕС сильно зависит от импорта и в конечном итоге не сможет достичь 40-процентного показателя производства солнечных батарей, установленного Законом ЕС о «чистой» энергетике (NZIA) к 2030 году.
Исследовательская группа изучила, в частности, оптимальные уровни стратегических запасов солнечных модулей в ЕС к 2050 году и влияние европейских инициатив по воссозданию отечественной экосистемы производства солнечных батарей.
«В соответствии с традиционными подходами к моделированию оптимизации энергосистем, наш анализ оптимизирует электроснабжение для удовлетворения спроса, минимизируя при этом общие затраты на систему», — говорится в пояснении. Авторы отмечают, что их подход в основном направлен на изучение того, как различные энергетические сценарии влияют на оптимальные уровни запасов, а не на экономически оптимальные уровни.
«Ключевые решения, принимаемые в рамках модели, включают определение оптимальной мощности и использования различных технологий производства энергии, таких как гидроэнергетика, ветроэнергетика и биоэнергетика, а также объёмов хранения солнечных модулей в соответствии с развитием энергетической системы в краткосрочной и долгосрочной перспективе», — говорится в сообщении.
Ученые определили 36 будущих энергетических сценариев с различными уровнями производства солнечных батарей в ЕС, затратами на электроэнергию, ценами на углерод, ценами на сырьевые товары, динамикой импорта, долей возобновляемых источников энергии, технологическими достижениями и планами по отказу от ископаемого топлива, а также другими факторами. Они также предсказали, что совокупная мощность фотоэлектрических установок в ЕС может составить от 1076 до 1784 ГВт в 2040 году и от 1526 до 2252 ГВт в 2050 году.
Их анализ показал, что в 28 из предложенных сценариев маловероятно создание больших запасов солнечных модулей, поскольку экономические стимулы для этого недостаточны.
Что касается остальных 8 сценариев, исследователи обнаружили, что они характеризуются высокими затратами на импорт, прекращением импорта или неблагоприятными условиями на рынке солнечной энергии, а также достижением вышеупомянутого целевого показателя в 40%, установленного ЕС для внутреннего производства. «В 2030-х годах средний уровень запасов составит от 164 до 180 ГВт, что составляет около 300% от ежегодного прироста», — подчеркнули они. «В более ранние и поздние периоды уровни заметно ниже, в среднем от 27 до 33 ГВт, что составляет около 50% от ежегодного прироста».
Ученые также отметили, что в 8 сценариях, благоприятных для создания запасов, также наблюдается снижение зависимости от импорта, поскольку сама система создания запасов обеспечивает необходимую временную гибкость между вводом и выводом мощностей, что, по их словам, очень похоже на стратегию диверсификации. «Интересно, что стратегический резерв солнечных модулей оказывает стабилизирующее воздействие на оптимальные мощности ветряных и солнечных электростанций, подчеркивая его более широкую роль в энергетической системе», — заключили они.
Результаты исследования были представлены в работе «Стратегические запасы солнечных модулей в ЕС: сценарный анализ затрат и выгод на период после 2030 года», опубликованной в журнале Energy Policy.
Аккумуляторная батарея TROJAN T145
Учёные из Таиланда оценили, какая технология — солнечная, ветровая или пьезоэлектрическая — лучше подходит для питания уличного освещения, и пришли к выводу, что солнечная энергия является наиболее выгодной как с экономической, так и с технологической точки зрения.
Исследователи из Технологического института Короля Монгкута в Ладкрабанге в Таиланде провели технико-экономическое обоснование системы уличного освещения на основе наносетей и пришли к выводу, что фотоэлектрические элементы должны быть предпочтительным источником энергии для предлагаемой конфигурации системы.
Они исследовали систему, работающую от солнечных батарей, ветра или пьезоэлектрических пластин, и проверили её технологическую и экономическую целесообразность.
«Изучается возможность использования фотоэлектрических, пьезоэлектрических и ветряных систем в качестве источников электроэнергии для систем уличного освещения с учётом как выработки энергии, так и экономической целесообразности, — сообщила команда. — Была проведена экономическая оценка системы уличного освещения протяжённостью 1 км с учётом близости Таиланда к экватору и обилия дневного света (с 6:00 до 18:00).»
Пьезоэлектрические материалы обычно используются в инженерных целях, в основном в качестве исполнительных механизмов и датчиков, генерирующих и регистрирующих механическую деформацию материалов. Они могут вырабатывать электрическую энергию, преобразуя механическую энергию, воздействующую на них, в данном случае — энергию проезжающих мимо автомобилей.
Система уличного освещения состоит из 120-ваттных светодиодных фонарей, установленных на 56 опорах, с общей нагрузкой 80 640 Вт·ч/день или 28 089,6 кВт·ч/год. В случае установки фотоэлектрических панелей на каждой опоре также будет установлена монокристаллическая кремниевая панель мощностью 350 Вт с эффективностью 20%. При уровне облучения в Бангкоке это соответствует ежедневной выработке 98 000 Вт·ч и годовой выработке 37 770 кВт·ч.
Показатели экономической целесообразности: дисконтированный срок окупаемости (DPP) — 12,2 года, внутренняя норма доходности (IRR) — 11%, чистая приведённая стоимость (NPV) — 27 293 доллара, а также усреднённая стоимость электроэнергии (LCOE) — 0,11 доллара за кВт·ч.
В случае с пьезоэлектрической системой сбора энергии в асфальт пришлось бы установить 4466 пластин, каждая из которых имеет мощность 0,102 Вт. Исходя из предположения, что 20 000 автомобилей ежедневно проезжают по системе, ежедневное производство энергии составило бы 25,31 Вт·ч, а годовое — 9,24 кВт·ч. Показатели экономической целесообразности привели к тому, что срок окупаемости инвестиций составил более 20 лет, внутренняя норма доходности отсутствует, чистая приведённая стоимость составила минус 425 227 долларов, а себестоимость электроэнергии — 3121 доллар за кВт·ч.
Предполагалось, что ветряная турбина будет иметь вертикальную ось с двумя лопастями на высоте одного метра. Согласно результатам моделирования, потребуется 560 ветряных турбин мощностью 100 Вт. При ветре, создаваемом 20 000 автомобилей, ежедневная выработка энергии составит 227 455 Вт·ч, а годовая выработка — 83 021 кВт·ч. Показатели экономической целесообразности привели к тому, что срок окупаемости инвестиций составил 33,2 года, внутренняя норма доходности отсутствует, чистая приведённая стоимость отрицательная и составляет 30 362 доллара, а себестоимость электроэнергии — 0,18 доллара за кВт·ч.
«Результаты исследования показывают, что фотоэлектрическая и ветряная системы могут вырабатывать достаточно электроэнергии для систем уличного освещения. Однако ветряная система имеет высокую стоимость и не является экономически целесообразной, — объяснили учёные. — Что касается пьезоэлектрической энергии, то она вырабатывает недостаточно электроэнергии для систем уличного освещения и требует больших инвестиций. Следовательно, она не подходит в качестве источника производства электроэнергии».
Основываясь на этих результатах, команда решила оптимизировать нано-сеть для системы, которая включает в себя солнечную и ветряную энергию, а также литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы. В случае со свинцово-кислотными аккумуляторами требовалось 113 кВт·ч энергии, а также 5,98 кВт солнечной энергии и 10 кВт энергии ветра. В этом случае срок окупаемости составил 15,8 лет, внутренняя норма доходности — 3,4%, а чистая приведённая стоимость — 16 280 долларов. В случае с литий-ионным аккумулятором требовалось 71,5 кВт·ч энергии, а также 4,06 кВт солнечной энергии и 8 кВт энергии ветра. В этом случае срок окупаемости составил 13 лет, внутренняя норма доходности — 5,5%, а чистая приведённая стоимость — 45 820 долларов.
«Гибридные фотоэлектрические и ветряные системы сбора энергии представляют собой наиболее экономически целесообразный вариант для систем уличного освещения в наносетях», — заключила команда. «Ветряная система является приоритетным источником энергии из-за её превосходной производительности, а фотоэлектрическая система используется для восполнения недостающей энергии ветра. В результате эта стратегия сокращает необходимый размер систем сбора и хранения энергии.
Их результаты были представлены в статье «Исследование возможности интеграции инфраструктуры наносетей в системы уличного освещения на основе производства энергии и экономической оценки», опубликованной в Scientific Reports.
Аккумуляторная батарея TROJAN 31XHS
Швейцарский институт исследований снега и лавин WSL (SLF) изучает, как можно оптимизировать выработку солнечной энергии на заснеженной местности. Предполагается, что результаты помогут размещать фотоэлектрические системы на горах таким образом, чтобы они использовали свет, отражённый от соседних склонов.
Исследовательский проект в Швейцарии направлен на определение того, где и как лучше всего размещать солнечные модули в горных районах, чтобы вырабатывать как можно больше электроэнергии.
Расследование проводится Институтом исследований снега и лавин WSL (SLF) под руководством аспирантки и исследовательницы Ани Мёдль.
Работая в районе Майерхоф на востоке Швейцарии, Мёдль использует датчики, которые могут регистрировать длину волны от 340 до 2500 нанометров, чтобы измерять как падающий солнечный свет, так и свет, отражённый снегом.
В горных районах большая часть солнечного света, отражаемого снегом, попадает на другие склоны, которые, в свою очередь, снова отражают солнечный свет. Поскольку поверхность снега в разной степени отражает волны разной длины, спектр света меняется при каждом отражении.
Исследование показывает, что интенсивность определённых длин волн со временем становится выше, чем при первоначальном попадании солнечного света. Мёдль говорит, что она стремится выяснить, как различаются спектры в разных местах, таких как южные склоны, северные склоны и промежуточные.
Эти результаты помогут оптимизировать расположение фотоэлектрических систем, обеспечив использование света, отражённого от соседних склонов, что позволит вырабатывать больше электроэнергии в зимние месяцы.
Мёдль объяснил, что собранные на данный момент данные будут проанализированы в течение лета в сравнении с данными модельных расчётов.
На сегодняшний день Мёдль проводит измерения в середине дня, в дни, когда нет облачного покрова. Но она подчеркнула, что для получения достоверных выводов необходимо собрать данные в различных условиях, а значит, проект продолжится следующей зимой.
В прошлом году другие исследователи SLF использовали дроны для измерения толщины снежного покрова в районе, где планировалось разместить солнечную электростанцию.
В ходе исследования, проведённого в Цюрихском техническом университете в августе прошлого года, изучалась финансовая жизнеспособностьальпийских проектов по производству солнечной энергии в Швейцарии.
Аккумуляторная батарея TROJAN J305G-AC
Ученые из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE разработали бесконтактный метод измерения производительности солнечных батарей с обратным контактом, позволяющий проводить оценку ключевых параметров, таких как эффективность, коэффициент заполнения и вольт-амперные характеристики, в режиме реального времени.
Учёные из Института солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE разработали метод измерения производительности солнечных батарей с обратным контактом, который позволяет избежать контакта на производственной линии.
Метод основан на получении изображений фотолюминесценции и бесконтактной электролюминесценции при различных условиях возбуждения, а также на измерении спектрального отражения.
Он способен измерять полную кривую зависимости силы тока от напряжения для солнечной батареи, включая такие параметры, как напряжение холостого хода, плотность тока короткого замыкания, коэффициент заполнения и эффективность.
Доктор Йоханнес Гройлих, руководитель группы по анализу и моделированию солнечных батарей в Fraunhofer ISE, сказал, что бесконтактный метод особенно хорошо подходит для измерения односторонних металлизированных солнечных батарей, а также нижних ячеек тандемных солнечных батарей из перовскита и кремния.
Он также объяснил, что новый метод показал очень хорошие результаты в ходе испытаний. «Мы намерены разработать корректировки, необходимые для использования в промышленном массовом производстве, и ускорить измерение обратного поведения в рамках будущего исследовательского проекта с партнёрами», — сказал Гройлих.
В заявлении Фраунгофера говорится, что отсутствие физического контакта с солнечным элементом экономит время и позволяет значительно повысить производительность. Директор Fraunhofer ISE доктор Ральф Прю предполагает, что эта методология позволяет повысить производительность более чем на 10 000 пластин в час и производить ещё более тонкие солнечные элементы. «Благодаря этой инновации мы можем наладить более экономичное крупномасштабное производство солнечных элементов нового поколения», — добавил Прю.
Эта методология также позволяет избежать механического воздействия на солнечные батареи во время измерений и снижает затраты на техническое обслуживание измерительной системы.
Аккумулятор TROJAN T105
Эксперты, которые выступят на выставке-саммите NetZero Milan Expo-Summit 2025 15 мая, сообщили журналу PV, что туннельные оксидные пассивированные контакты (TOPCon) останутся доминирующей технологией в ближайшей перспективе благодаря продолжающимся разработкам, несмотря на растущую конкуренцию со стороны технологий с обратным контактом и гетеропереходом.
По словам экспертов, участвующих в выставке NetZero Milan Expo-Summit 2025, организованной FieraMilano и запланированной на период с 14 по 16 мая в Милане, Италия, технологии производства и монтажа развиваются быстрее, чем ожидалось.
Приглашённые докладчики рассказали журналу PV о том, что рынок фотоэлектрических модулей быстро развивается благодаря повсеместному внедрению технологий n-типа.
«TOPCon стал ведущим преемником PERC p-типа, предлагая более высокую эффективность и улучшенные характеристики при слабом освещении. Эффективность серийных модулей TOPCon теперь достигает 23,8%. Гетеропереход (HJT), который когда-то считался следующим важным шагом, развивается медленнее, чем ожидалось, и некоторые производители переключают своё внимание непосредственно на технологию обратного контакта (BC)», — сказала Яна Гришко, руководитель отдела исследований цепочки поставок солнечной энергии в Wood Mackenzie.
Генеральный директор FuturaSun Алессандро Барин сказал, что снижение затрат на TOPCon определённо изменило правила игры.
«То, что когда-то было премиальным вариантом, теперь становится всё более конкурентоспособным с точки зрения эффективности и себестоимости производства, — сказал он. — Это способствует более широкому внедрению в отрасли и повышению производительности модулей по всем направлениям».
Йорис Либал, руководитель проекта в ISC Konstanz, сказал, что недавнее внедрение технологии оптимизации контактов с помощью лазера (LECO) в производственный процесс TOPCon ещё больше ускорит этот переход, обеспечив дополнительный прирост эффективности ячеек и модулей.
«LECO, помимо повышения эффективности, значительно снизит проблемы с долгосрочной надёжностью, наблюдаемые в некоторых типах модулей TOPCon, — сказал он. — Передовые технологии TOPCon, такие как селективные пассивированные контакты на задней стороне, увеличат коэффициент двустороннего использования модулей TOPCon до 90% и более, приблизившись к коэффициенту двустороннего использования модулей с гетеропереходом (HJT)».
Франческо Эммоло, генеральный директор Longi в Италии и Греции, сказал, что компания делает ставку на сочетание технологий TOPCon и HJT с контактными пластинами и становится лидером в области контактных пластин. В 2024 году компания планирует поставить около 17 ГВт продукции с контактными пластинами.
«Самым важным нововведением за последние 2 года с нашей точки зрения является внедрение фотоэлектрических модулей на основе HPBC, — сказал он. — Впервые конструкция ячейки с обратным контактом была интегрирована в серийно выпускаемый модуль, что сделало самую передовую технологию доступной для массового рынка».
«Модули BC уже демонстрируют впечатляющую эффективность выше 24%, и, хотя они традиционно ассоциируются с премиальными жилыми и коммерческими сегментами, сейчас они всё чаще используются в промышленных масштабах, особенно в Китае», — сказал Гришко, отметив, что технология перовскита также быстро развивается, и первые коммерчески доступные модули появятся к 2026 году. «Хотя производственные мощности BC всё ещё ограничены по сравнению с TOPCon или HJT, его превосходные характеристики делают его привлекательным вариантом для всех сегментов рынка».
Усиление заднего контакта
Либал сказал, что крупномасштабное массовое производство и научно-исследовательские работы в Китае и Европе снижают производственные затраты на ячейки и модули с обратным контактом TOPCon, быстро сокращая разрыв со стандартными ячейками TOPCon.
«TOPCon BC набирает долю рынка быстрее, чем прогнозировалось в различных дорожных картах, — сказал Либал. — Соответственно, велика вероятность, что не позднее 2030 года технология TOPCon заменит чистую технологию TOPCon в качестве основной технологии фотоэлектрических систем».
Учёный сказал, что TOPCon и TOPCon BC хорошо подходят в качестве базовых ячеек для будущих тандемных модулей на основе кремния и перовскита, но отметил, что решение проблем с надёжностью перовскитовых слоёв потребует времени.
«Такие тандемные модули не будут занимать значительную долю рынка до 2030 года или даже позже», — сказал Либал.
Барин из FuturaSun отметил значительное ускорение развития перовскитовых солнечных батарей и их ещё больший потенциал в будущем.
«Их высокий потенциал, настраиваемая ширина запрещённой зоны и совместимость с тандемными конфигурациями делают их одними из самых многообещающих кандидатов для фотоэлектрических систем нового поколения, — сказал он. — Исследования стремительно продвигаются в направлении повышения их стабильности и масштабируемости, приближая коммерческую жизнеспособность как никогда».
Гришко сказал, что ещё одним важным событием стал переход на модульные форматы.
«Широкое распространение пластин большего размера (M10 и G12) и более высоких классов мощности, часто превышающих 600 Вт, способствовало снижению затрат на балансировку системы (BOS), — сказал Гришко. — Двусторонние модули также стали нормой в проектах промышленного масштаба благодаря более высокой энергоэффективности и снижению ценовой премии по сравнению с односторонними модулями».
Новые сценарии
Гришко сказал, что новые герметизирующие материалы и усовершенствованные методы соединения улучшили долговечность модулей, помогая продуктам выдерживать более суровые климатические и стрессовые испытания и повышая их долгосрочную надёжность в более широком спектре условий.
Эксперты разошлись во мнениях относительно влияния тарифов США на китайские солнечные батареи и пластины. Гришко сказал, что недавняя напряжённость в отношениях между США и Китаем оказала ограниченное влияние на сектор солнечной энергетики, несмотря на распространённые предположения.
«Рынок США в течение многих лет работал в условиях ограничительной торговой политики, в том числе тарифов AD/CVD, раздела 201 и Закона о предотвращении принудительного труда уйгуров. В результате китайские солнечные модули уже в значительной степени лишены прямого доступа на рынок США, — сказала она. — Хотя в США развиты самодостаточные внутренние мощности по сборке модулей, страна по-прежнему сильно зависит от импорта солнечных батарей и пластин, что создаёт риск для полной внутренней цепочки поставок. Однако при скоординированной политике и инвестициях это узкое место можно устранить ”.
Очевидно, что новый политический подход США потребует новых коммерческих стратегий.
«Мы уже кое-как адаптировались, — сказал Эммоло. — В настоящее время у нас есть заводы во Вьетнаме, Малайзии и США, которые помогают нам быть более гибкими в цепочке поставок».
Гришко сказал, что разница в цене между высокотехнологичными и низкотехнологичными модулями сокращается.
«Текущие цены на модули упали ниже себестоимости производства у многих производителей, и разница в цене между технологиями TOPCon и BC минимальна — обычно от 0,005 евро (0,005 доллара США) за Вт до 0,01 евро за Вт. Поскольку большая часть мировых поставок модулей осуществляется из Китая, а китайские производители практически не представлены на рынке США, на ценообразование в большей степени влияет внутренняя динамика в Китае — например, избыточные производственные мощности и внутренний спрос, — чем внешняя геополитическая напряжённость».
Всемирный совет по солнечной энергетике заявил, что цены могут стабилизироваться в этом году и в 2026 году.
«Во втором полугодии 2026 года рентабельность производителей, вероятно, повысится», — сказала Соня Данлоп, генеральный директор Global Solar Council.
По словам Гришко, Европа более уязвима, чем Соединённые Штаты, поскольку она по-прежнему сильно зависит от китайского импорта: примерно 98% её солнечных модулей поставляются из Китая.
«В отличие от США, в Европе производственные мощности по выпуску модулей минимальны, а эффективных торговых барьеров нет. Несмотря на растущее осознание рисков, геополитических и логистических, связанных с этой зависимостью, никаких решительных изменений не произошло», — сказал Гришко. «Учитывая, что к 2030 году на солнечную энергетику будет приходиться 30% производства электроэнергии в ЕС, создание более диверсифицированной и устойчивой цепочки поставок солнечных батарей является вопросом как энергетической, так и национальной безопасности. В этом контексте геополитика должна быть взвешена наряду с промышленной стратегией ”.
Однако эта ситуация также создаст возможности, особенно для компаний, которые могут способствовать налаживанию международных связей посредством совместных предприятий.
«Нынешняя геополитическая ситуация, хотя и является сложной для многих, на самом деле даёт уникальные преимущества таким компаниям, как наша. Наша двойственная идентичность, как итальянской, так и китайской компании, позволяет нам оставаться гибкими и устойчивыми перед лицом меняющейся динамики торговли и нормативно-правовой среды, — сказал Барин. — Такое положение даёт нам большую гибкость в нашей цепочке поставок и возможность с лёгкостью ориентироваться как на европейских, так и на азиатских рынках. Вместо того чтобы просто адаптироваться, мы используем этот контекст, чтобы укрепить нашу роль в качестве моста между Востоком и Западом. Это помогает нашим партнёрам снижать риски, оптимизировать логистику и сохранять стабильность в нестабильной глобальной среде».
Аккумулятор TROJAN L16P-AC
Индийские учёные создали прототип солнечного теплового гейзера на основе нихромового нагревательного стержня и гибкого трубчатого теплообменника с алюминиевыми рёбрами. Система предназначена для нагрева воды для бытовых нужд и, как сообщается, может обеспечить себестоимость электроэнергии на уровне 0,051 доллара за киловатт-час.
Группа исследователей из Национального технологического института Индии и Национального института солнечной энергии разработала термический солнечный гейзер (TSG) на солнечных батареях, который позволяет в дневное время заряжать термальное масло, преобразуя электроэнергию в тепло с помощью нагревательного элемента из нихромовой проволоки.
«Наш TSF обеспечивает стабильную работу и надёжную подачу горячей воды даже в периоды низкой солнечной активности благодаря своей способности накапливать тепло и интеграции с солнечными фотоэлектрическими элементами, — рассказал ведущий автор исследования Динеш Кумар Саини журналу pv magazine. — Он также обеспечивает долгий срок службы, требует меньше обслуживания и позволяет эффективно сохранять тепло и надёжно подавать горячую воду в периоды низкой солнечной активности и в ночное время.»
Система TSG оснащена нагревательным элементом из нихромовой проволоки с алюминиевыми рёбрами, прикреплёнными к радиальному теплообменнику, и круглым теплообменником, изготовленным из гибких труб из нержавеющей стали и алюминиевых рёбер. В качестве теплоносителя используется 450 л термомасла Therminol VP, которое отличается высокой температурной стабильностью и эффективностью при использовании солнечной энергии.
В предлагаемой конфигурации системы кольцевой теплообменник способствует эффективной передаче тепла от теплоносителя к поступающей холодной воде, обеспечивая подачу горячей воды на выходе. Цилиндрический нагревательный стержень состоит из керамической пластины, нихромовой проволоки, алюминиевых рёбер и мелкого песка. Нихромовая проволока представляет собой нагревательный элемент из никель-хромового сплава.
Экспериментальная установка включала в себя шесть поликристаллических солнечных панелей мощностью 300 Вт от индийского производителя PV Power Tech, нагревательный стержень, ребро, трубчатый теплообменник, TSG, пиранометр, термопары, регистратор данных и анализатор мощности.
«Проволока намотана на керамическую пластину по спирали и расположена по центру стержня, — объяснили учёные. — Мелкий песок заполняет стержень, эффективно предотвращая прямой контакт между нихромовой проволокой и термомаслом, тем самым исключая риск испарения масла. Нихромовая проволока преобразует электрическую энергию от фотоэлектрических панелей в тепловую энергию, которая накапливается и передаётся мелким песком в Therminol VP1 через алюминиевые рёбра, прикреплённые к поверхности нагревательного стержня».
Ученые оценили производительность при ежедневном потреблении 240 л горячей воды в течение двух дней подряд при постоянном расходе 1 литр в минуту (л/мин) при трех реалистичных сценариях бытового использования: 80 л (трижды в день), 120 л (дважды в день) и 240 л (один раз в день).
Анализ показал, что поведение системы при зарядке может значительно меняться в зависимости от интенсивности солнечного излучения, при этом при высоком уровне излучения увеличивается потребление тепловой энергии. Напротив, при низком уровне излучения нагрев происходит медленнее, а продолжительность зарядки увеличивается. Также было показано, что в течение четырёх дней зарядки средняя температура термомасла повысилась с 32,67 °C до 101,83 °C, а средняя эффективность зарядки фотоэлектрических панелей, TSG и всей системы составила 12,32 %, 89,69 % и 11,05 % соответственно.
«В течение 12-часовой работы при расходе 1 л/мин температура термомасла снизилась с 103,63 °C до 48,39 °C, что позволило успешно нагреть 720 л воды со средним повышением температуры на 16,4 °C между входом и выходом», — объяснил Кумар Саини, отметив, что система также смогла нагревать 240 л воды ежедневно в течение двух дней подряд, обеспечивая надёжную подачу горячей воды для бытовых нужд. «Он также продемонстрировал эффективное сохранение тепла в течение ночи при различных условиях эксплуатации, при этом эффективность сохранения тепла составила 94,15 %, 93,84 % и 86,68 % при расходе 80 л, 120 л и 240 л горячей воды соответственно».
Дальнейший технико-экономический анализ показал, что система является рентабельной при первоначальных капитальных затратах в размере 1373,39 долларов США, ожидаемом сроке службы 25 лет и расчётной удельной стоимости электроэнергии (LCOE) в размере 0,051 доллара США за кВт·ч. «Предполагаемый срок окупаемости составляет 5,24 года, что подтверждает его экономическую эффективность при использовании для нагрева горячей воды в быту», — заявил Кумар Саини. «За время эксплуатации система TSG сокращает выбросы CO₂ на 104 тонны, а чистые выбросы сокращаются на 77,92 тонны, что подчёркивает её экологическую пользу и вклад в сокращение выбросов углерода».
Система была описана в исследовании «Разработка и оценка эффективности фотоэлектрического солнечного водонагревателя для нагрева воды в быту», опубликованном в журнале «Прогресс в области тепловых наук и инженерии».
Аккумулятор TROJAN L16H-AC
Группа японских учёных установила новый рекорд по эффективности преобразования энергии для полностью органических солнечных батарей, более чем в два раза превысив предыдущий рекорд. Они говорят, что батарея была разработана с использованием органических электродов с высокой проводимостью, которые не требовали кислотной обработки или высокотемпературного нагрева, что позволяет избежать повреждения пластиковых подложек.
Команда учёных из Университета Каназавы в Японии разработала полностью органический солнечный элемент с эффективностью преобразования энергии 8,7%
В результате эффективность преобразования энергии в ранее изготовленных полностью органических солнечных батареях, которая составляла около 4%, увеличилась более чем в два раза.
В научной статье «Повышение производительности полностью органических солнечных батарей за счет разработки органических электродов без использования кислот и высокотемпературной обработки и их эффективного приготовления на органических многослойных пленках», опубликованной в журнале «Передовые функциональные материалы», команда объясняет, что они достигли результата, решив две проблемы, связанные с разработкой таких батарей.
Сначала они разработали прозрачный электрод на основе проводящего полимера PEDOT:PSS, который был изготовлен при температуре 80 градусов без использования кислот или оснований. Он продемонстрировал достаточную проводимость с сопротивлением менее 70 Ом/кв. для солнечных батарей пленочного типа.
В статье объясняется, что для получения высокопроводящих органических материалов ранее требовался высокотемпературный отжиг при температуре выше 150 градусов, который может повредить органические плёнки подложки и органические полупроводниковые слои, что приводит к снижению производительности органических солнечных батарей.
Команда исследователей также разработала метод ламинирования электродов из углеродных нанотрубок, который, по их словам, позволяет укладывать несколько слоёв в устройства с солнечными батареями плёночного типа без повреждения нижних слоёв.
Технология ламинирования заключалась в формировании электродов отдельно на барьерных плёнках солнечных батарей, а затем их прикреплении к устройству, что позволяло избежать повреждения нижних органических плёнок при изготовлении электродов.
Недавнее исследование, проведённое учёными из Университета штата Огайо, показало, что экономия средств и другие практические преимущества являются ключевыми факторами, побуждающими людей устанавливать солнечные батареи на крышах или в общественных местах.
Новое исследование, проведённое в Университете штата Огайо, показывает, что финансовые выгоды, а не забота об окружающей среде, являются самым сильным стимулом для установки солнечных батарей в жилых домах в Соединённых Штатах. И именно недостаточная осведомлённость, а не стоимость, мешает солнечной энергетике в США полностью раскрыть свой потенциал.
Исследование, опубликованное в журнале «Энергетические исследования и социальные науки», было направлено на оценку общественного мнения о солнечных батареях на крышах и в сообществах, а также на определение стратегий, которые помогут увеличить количество жилых домов, использующих солнечную энергию, по всей стране.
«Нам было интересно понять, есть ли какие-то различия в том, как потенциальные потребители относятся к разным типам солнечных проектов, — рассказал ведущий автор Насим Диллман-Хассо журналу pv magazine USA, — особенно с учётом того, что коллективные солнечные проекты — это более новый способ распространения энергии».
Участники исследования были более склонны устанавливать системы на крышах, несмотря на то, что зачастую было проще участвовать в общественных программах по использованию солнечной энергии. Авторы отмечают, что большинство респондентов предприняли очень мало действий для установки общественных солнечных батарей, а большинство из них никогда не изучали этот вопрос.
«Наши результаты показывают, что домохозяйства могут быть недостаточно осведомлены о коммунальных солнечных электростанциях и/или не до конца понимать, какую пользу они могут им принести», — добавили авторы.
Одна из ключевых проблем, препятствующих внедрению, уникальна для общественных солнечных электростанций: отсутствие непосредственной физической видимости. Панели на крышах домов по соседству помогают нормализовать внедрение солнечных электростанций и повышают воспринимаемую выгоду. Но без сопоставимого визуального присутствия общественным солнечным электростанциям сложнее наверстать упущенное, поскольку считается, что в программе участвует мало людей или что это более рискованная технология
Сравнивая солнечные батареи на крыше и в сообществе, участники опроса оценили практические характеристики солнечных батарей на крыше более положительно, чем у community solar. Тем не менее, независимо от типа солнечной энергии для жилых помещений, финансовые соображения, такие как экономия денег и избежание повышения ставок, перевешивали экологические или социальные выгоды в стимулировании интереса.
Исследователи также обнаружили, что наличие собственного дома и сильная экологическая идентичность предсказывают более высокую готовность использовать солнечную энергию на крыше, в то время как более социально ответственная идентичность и либеральные политические взгляды коррелируют с готовностью использовать солнечную энергию в сообществе.
«Респонденты, оценивающие экологические характеристики общественных солнечных электростанций выше, чем частных, могут отражать тот факт, что они принимают во внимание такие факторы, как эффект масштаба», — сказал Диллман-Хассо, хотя он отметил, что низкий уровень осведомлённости о программах общественных солнечных электростанций затрудняет определение надёжной теории.
Мужчины чаще, чем женщины, устанавливали солнечные батареи на крышах, а пожилые люди любого пола в целом были менее заинтересованы в этом. В отличие от некоторых предыдущих исследований, доход не влиял на готовность участвовать в программах по установке солнечных батарей в жилых домах.
Тем не менее, по словам Диллман-Хассо, «обеспечение того, чтобы коллективная солнечная энергия была не дороже традиционных коммунальных услуг, особенно важно для арендаторов и домохозяйств с низким доходом», чтобы повысить уровень внедрения, даже если это не единственное решение. Также необходимы информационные кампании, которые подчёркивают практические преимущества солнечной энергии
«Важно, чтобы информация была исчерпывающей и понятной», — добавила Диллман-Хассо.
Это особенно актуально для внедрения солнечных электростанций в сообществах, где такие преимущества, как экономия энергии, гибкость и простота подключения, не так заметны, как блестящие панели на соседних крышах.
Аккумулятор Challenger A12-65
Китайский производитель заявил, что срок службы его нового продукта с классом защиты IP65 составляет 5000 циклов. Можно установить до четырёх аккумуляторов, общая ёмкость которых достигает 18 кВт⋅ч.
Китайская компания Biwatt Power выпустила новую натриево-ионную батарею (SIB) мощностью 4,5 кВт·ч для бытового использования.
Новая система хранения под названием PowerNest R3 имеет размеры 640 мм x 350 мм x 250 мм и весит 76 кг.
По словам производителя, до четырёх модулей можно объединить в один блок общей ёмкостью 18 кВт·ч, а до четырёх блоков можно подключить параллельно для получения общей ёмкости 72 кВт·ч.
«Наш R3 стал первым комплектом SIB, получившим сертификат CE, и уже успешно установлен в Германии, — говорится в заявлении компании. — После получения ряда положительных отзывов и роста спроса на рынке мы дополнительно оптимизировали и модернизировали продукт».
Сообщается, что срок службы аккумулятора составляет 5000 циклов при номинальном напряжении 45 В и рабочем напряжении 33–59,5 В.
Изделие с классом защиты IP65 предназначено для установки на пол. Оно использует естественную конвекцию для охлаждения и может работать при относительной влажности до 95%.
«Его рабочая температура составляет от -30 до +55 градусов по Цельсию, без дополнительной системы обогрева, и он устойчив к сбоям в электросети, — добавила компания. — Он также поддерживает зарядку и разрядку при нулевом напряжении, длительное хранение и режим ожидания».