Солнечная энергия и ее потенциал в эксплуатации зданий

Август 02, 2016 / Ольга Шейдина, Редактор

Сегодня архитекторы и энергетики просчитывают варианты, как эффективно использовать колоссальные отражающие поверхности небоскребов. Стены из стекла и высокопрочного алюминиевого профиля имеют значительные возможности, где солнечная энергия могла бы работать на пользу человеку. Установка вместо обычных стекол фотоэлектрических панелей обеспечила бы замену значительной доли электро- и теплоснабжения больших зданий.

Солнечная энергия и ее потенциал в эксплуатации зданий

Заманчивая перспектива

В 2009 году в США для остекления всех нежилых помещений было израсходовано более 400 млн.кв. футов стекла. Замена его на панели фотогенераторов обеспечило бы производство 4 ГВт электричества, что эквивалентно мощности всех уже существующих гелиоустановок на этот период. Теперь окна станут нести полезную нагрузку как фотоэлектрические элементы. Смысл их двойного назначения состоит в том, что для окна не требуется абсолютной прозрачности, а фотопанель не обязательно должна полностью поглощать свет.

Сегодня разработаны методы по превращению окон в девайсы, вырабатывающие электричество. Можно назвать для примера сверхтонкую кремниевую пленку, сверхчувствительную краску или фотоэлементы на органической основе микронных размеров. Данная проблематика также имеет неоднозначный характер и сегодня. По мнению некоторых экспертов, такая методика стоит на грани выживания. Поскольку не существует достаточно дешевых и эффективных способов превращения фотонной энергии в электрическую для широкого потребления. Другая часть специалистов не теряет надежды на появление таких систем в будущем и их применение в целях коммерческой выгоды. Противоречивость самой идеи солнечных окон достаточно серьезно тормозит появление на свет эффективных панелей.

Уязвимые стороны проекта

Пока упор в разработке гелиостанций делается на их экологичность и энергетическую возобновляемость. Солнечная энергия практически неисчерпаема, отсутствуют выбросы, если не считать вышедших из строя и неподлежащих ремонту деталей. Для небольших потребителей она бы стала одним из компонентов гибридных энергетических установок, использующих альтернативные ресурсы.

Большое значение имеет КПД устройства, конечная цена его самого, производимой энергии в расчете на себестоимость и окупаемость. Но пока солнечные панели хотя в некоторой мере не приблизятся по стоимости к обычным оконным стеклопакетам о массовом производстве говорить рано.

Так, даже в продвинутых в данной теме США суммарная доля солнечной энергетики составляет не более 1%. И при этом основная ее часть размещается в виде панелей на крышах или специальных наземных опорах, где ничто не мешает прохождению светового потока. Исключением стала башня в Чикаго - Willis Tower, где вместо обычных окон разместили фотоэлектрические.

Пока лидером в разработке солнечных окон является фирма, разместившая свои лабораторные мощности в штате Мэриленд. Разработанная ней технология позволяет производить напыление биологического материала субатомной толщиной. В режиме генератора напыление поглощает от 20 до 60 % света, остальная часть свободно проникает через стекло. Но это пока только лабораторные достижения. Реально на практике разработаны панели с КПД равным 10%. Для сравнения КПД фотолементов, устанавливаемых на крышах, в два раза выше.

Рассматривается 10 заявок на изобретение при реализации проекта, где солнечная энергия участвует в выработке электроэнергии на оконной плоскости. Стало известно о создании крупного фотоэлемента, площадь которого составляет 170 кв.см. Подсчитано, что при значении одной трети эффективности солнечных окон от обычных гелиогенераторов возврат вложенных в идею денег ускорился бы в три раза.

Немецкие инженеры достигли значения КПД для солнечных окон до 8%. Поглощающая свет основа имеет органическое происхождение. Называются они олигомерами и представляют собой крупные цепи макромолекул. В пятилетней перспективе немцы планируют вырабатывать светё, стоимость которого не будет превышать 50 центов за 1 КВт/ч. Такая солнечная энергия для окон уже вполне приемлема и может конкурировать с привычными фотопанелями. Испанские ученые сделали ставку на аморфно-силиконовое остекление, которое способно показать до 9% эффективности.

Теоретически все выглядит довольно привлекательно. Но тут появляются чисто практические вопросы. Например, окна необходимо устанавливать только на южной стороне фасада, а где уверенность, что рядом стоящее здание не будет закрывать солнце. То есть не любое сооружение годится для монтажа солнечных окон. Но выход всегда есть, тем более когда все здания в тех же Штатах потребляют почти 40% электроэнергии.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий