Аккумуляторные батареи повышают эффективность солнечных фасадов, выходящих на южную сторону

Аккумулятор Challenger A12-40

Исследователи из Германии изучили, как аккумуляторные батареи могут помочь фасадным фотоэлектрическим системам выйти за пределы своей ниши к 2030 году. Их выводы показывают, что подавляющее большинство ориентированных на юг фасадов в Европе можно оборудовать вертикальными солнечными батареями в сочетании с аккумуляторами.

Ученые из Института исследований солнечной энергии Хамелин (ISFH) в Германии изучили, как аккумуляторные батареи могут повысить эффективность фотоэлектрических (ФЭ) фасадов, ориентированных на юг, и пришли к выводу, что интеграция аккумуляторов значительно повышает экономическую целесообразность таких вертикальных солнечных систем, которые часто считают слишком дорогими или недостаточно производительными.

«В нашем исследовании мы смогли наглядно показать, что аккумуляторные батареи являются важным фактором, определяющим экономическую целесообразность фотоэлектрических фасадов, — рассказал ведущий автор исследования Деннис Бредемайр журналу PV. — Мы смогли продемонстрировать это, проведя расчёты как с учётом аккумуляторных батарей в энергосистеме здания, так и без них. Без аккумуляторных батарей доля фотоэлектрических модулей на южном фасаде в Европе очень мала. Однако если добавить аккумулятор к тому же сценарию, то доля фотоэлектрических модулей на южном фасаде для большей части Европы составит более 80 %. Это напрямую связано с благоприятным сезонным профилем выработки энергии фасадными фотоэлектрическими модулями.

Бредемайер и его коллеги провели технико-экономический анализ затрат на 2030 год.

«Для фотоэлектрических систем мы предположили капитальные затраты (CapEx) в размере 760 евро (882 доллара США) за кВт, а для аккумуляторных батарей — 150 евро за кВт·ч. При таких низких затратах аккумуляторные батареи строятся по всей Европе, что позволяет реализовать потенциал южного фасада. Интересно, что недавняя публикация указывает на то, что даже такое низкое значение затрат может быть слишком пессимистичным», — сказал он, имея в виду исследование «Не слишком ли мы пессимистичны?» Прогнозы стоимости солнечной фотоэлектрической энергии, энергии ветра и аккумуляторов во всем мире завышены», — опубликовано в Applied Energy учеными из финского Университета Лаппеенранта.

Немецкие исследователи не учитывали государственные стимулы при расчётах. Оптимизация проводилась на основе капитальных затрат, операционных расходов (OpEx), розничных цен на электроэнергию и доходов от подачи избыточной электроэнергии в сеть.

«Мы используем значение 0,02 евро за кВт·ч для льготного тарифа, поскольку считаем, что это реалистичная цена, которую можно будет получить на спотовом рынке электроэнергии в 2030 году, — пояснил Бредемайер. — При таких условиях фасадные фотоэлектрические системы могут быть экономически выгодными без субсидий. Это в сравнении с фотоэлектрическими системами на крышах, выходящих на восток или запад. Однако если есть крыша, выходящая на юг, то она используется в полной мере, прежде чем задействуется какая-либо другая поверхность».

Учёный провёл анализ чувствительности стоимости фасадных модулей по отношению к стандартным модулям.

«Для этого мы увеличили стоимость фасадных модулей на 20 % по сравнению со стандартными модулями, — подчеркнул он. — Наши исследования показывают, что даже при таких более высоких затратах солнечные фасады строятся во многих местах. Конечно, привлекательность фотоэлектрических систем на фасадах снизилась бы, если бы стоимость модулей BIPV была ещё выше. Однако особое преимущество модулей BIPV заключается в том, что они не только вырабатывают электроэнергию, но и выполняют функции фасада и теплоизоляции».

Исследователи представили пример дома на одну семью (SFH) с наклонными крышами и без затенения фотоэлектрических модулей. Предполагается, что солнечный фасад мощностью 3,5–4,5 кВт будет подавать избыточную энергию в сеть или накапливать её в аккумуляторе, а электроэнергия из сети будет использоваться только в тех случаях, когда нет ни солнечной энергии, ни накопленной энергии.

Анализ показал, что без аккумуляторных батарей доля установленной фотоэлектрической мощности на южных фасадах в общей установленной фотоэлектрической мощности в большинстве регионов Европы составляет около 30 %, в то время как установка аккумуляторов приводит к значительному увеличению этой доли — примерно до 80 %.

«Во многих регионах, особенно между 45° и 65° северной широты, южная сторона фасада становится единственной используемой поверхностью», — пояснили учёные. «Даже если предположить, что капитальные затраты на установку фотоэлектрических панелей на фасадах будут на 20% выше, доля южных фасадов в вышеупомянутом регионе всё равно составит около 50%. Этот результат становится ещё более очевидным, если учесть дополнительные потребности здания в отоплении и охлаждении».