Интегрированная в здание концентрирующая фотоэлектрическая система для вертикального применения
Аккумулятор FIAMM FG 10721
Индийско-британская исследовательская группа разработала интегрированный в здание линейный концентрирующий фотоэлектрический фасад, состоящий из асимметричного составного параболического концентратора, PERC-элементов и защитных слоев между двумя листами стекла. Система была протестирована как в помещении, так и на открытом воздухе, и было установлено, что срок ее окупаемости составляет до 11 лет.
Исследователи из Индии и Великобритании разработали новый «умный» солнечный фасад с линейными концентрирующими фотоэлектрическими элементами и солнечными батареями PERC.
«В нашей работе представлена линейная концентрирующая фотоэлектрическая (BILCPV) фасадная система, которую легко изготовить с помощью экструзии и недорогих оптических материалов», — рассказал автор исследования Хасан Байг журналу PV «В отличие от обычных фотоэлектрических систем, интегрированных в здания (BIPV), наша конструкция сочетает в себе выработку электроэнергии и потенциал дневного освещения, что позволяет фасадам стать многофункциональными энергетическими системами, которые могут одновременно обеспечивать электроэнергией, пассивным освещением и способствовать достижению целей в области устойчивого развития».
BILCPV оснащен оптическим элементом — асимметричным составным параболическим концентратором (ACPC), который направляет свет на элементы PERC. Он был специально разработан для кремниевых солнечных элементов шириной 10 мм и длиной 120 мм с половинными углами приема 0° и 40°. ACPC, элемент PERC и герметизирующий слой заключены между двумя листами стекла, имитирующими стеклопакет.
«Чтобы обеспечить интеграцию в стеклопакет, оптический элемент был усечён, его высота уменьшилась до 20 мм, при этом коэффициент концентрации остался на уровне 2,5 ×. Такая компактная и эффективная конструкция обеспечивает максимальное улавливание солнечного света и дневное освещение в зданиях, — пояснили в компании. — Изменение угла приёма из-за усечения, который теперь составляет 0◦ и 75◦ соответственно, позволяет улавливать солнечные лучи в летние месяцы».
Новое устройство было протестировано в контрольной лаборатории при стандартных условиях освещения в 1 сол с использованием непрерывного солнечного имитатора класса ААА. Затем оно было протестировано в реальных условиях на открытом воздухе в Лондоне. Электрические измерения проводились с помощью откалиброванной системы сбора данных, подключённой к электрическим клеммам модуля. Устройство сравнивалось с эталонным модулем без покрытия.
При стандартных условиях тестирования: 1000 Вт/м2 и 25 °C — модуль BILCPV продемонстрировал увеличение тока короткого замыкания на 132 % по сравнению с обычным модулем. Тепловое моделирование и экспериментальная проверка показали, что температура элементов варьируется от 308 до 339 К. Что касается тестирования на открытом воздухе, то пиковая выходная мощность достигала 1,43 Вт в солнечный полдень при интенсивности излучения 700 Вт/м2.
«В Лондоне из-за низкой интенсивности солнечного излучения выработка энергии умеренная, а срок окупаемости составляет около 11 лет, — заключила группа. — В Дели и Дубае, где интенсивность солнечного излучения выше, выработка энергии больше, а срок окупаемости короче (2,9–3,6 года). Кроме того, они оказывают значительное влияние на экологию, в том числе сокращают выбросы углекислого газа до 1,7 тонны на квадратный метр за 25 лет».
Система была представлена в статье «Интеллектуальные солнечные фасады с линейными концентрирующими фотоэлектрическими элементами: проектирование, тестирование, оценка экономической эффективности и устойчивости», опубликованной в журнале Sustainable Energy Technologies and Assessments. В исследовании приняли участие специалисты из Enphase Energy и Университета Восточного Лондона в Великобритании.