Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

Современные альтернативы солнечным панелям Tesla, которые уже есть на рынке | Rusbase

Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

В конце октября Илон Маск представил крышу дома, которая собирает солнечную энергию. Новизна продукта в том, что это цельная солнечная панель, а не отдельные модули, закрепленные на крыше. 

Но не только Tesla делает крутые вещи по части энергоэффективности. Товары для этого перспективного рынка разрабатывают многие компании. Вот самые интересные гаджеты для хранения и выработки энергии, которые были недавно выпущены.

Современные альтернативы солнечным панелям Tesla, которые уже есть на рынке Алексей Зеньков

В сентябре компания SunCulture выпустила SolPad и SolPad Mobile – самые интересные устройства для альтернативной энергетики, представленные в этом году.

SolPad – это солнечная панель для крыши. В едином корпусе устройства совмещены батарея, инвертор и программная оболочка для управления электроснабжением.

SolPad для крыши. Источник: SolPad

На задней стороне устройства установлен аккумулятор. Однако, в отличие от Tesla с ее стандартными литий-ионными батареями с жидким электролитом, в SunCulture используют твердый электролит, который менее склонен к возгоранию, работает в более широком диапазоне температур и может хранить больше энергии.

Панели стыкуются между собой, как конструктор Lego, с помощью небольшого приспособления под названием Connect.

SolPad Connect. Источник: SolPad

Крайняя во всей связке панель напрямую подключается к стандартной домашней электросети без каких-либо особенных проводов и интерфейсов.

Вот еще несколько интересных особенностей:

  • Умный инвертор Flexgrid при обнаружении неполадок в сети может перестроиться и направлять энергию напрямую в дом. Так жилище превращается в автономную сеть (по крайней мере на какое-то время).
  • Каждая панель может направлять энергию дому, сети или накапливать в аккумуляторе в зависимости от настроек пользователя.
  • Каждая панель может аккумулировать 0,5 кВтч, в качестве опции доступно расширение емкости до 1 кВтч. Система SolPad мощностью в 5,3 кВт способна накапливать около 12,5 кВтч энергии (аккумулятор Tesla Powerwall имеет емкость 7 кВтч, во втором поколении – 14 кВтч.)
  • Программа, которая всем этим управляет, называется SolControl. Регулировать настройки пользователь может через приложение, которое «добавляет элементы игры» в процесс накопления энергии.
  • Между каждым электроприбором и соответствующей розеткой можно вставить небольшой аксессуар под названием SolControl (для более мощных устройств вроде водонагревателя предусмотрен специальный прерыватель цепи SolControl Breaker). Этот прибор затем становится частью умной домашней энергосистемы, управлять которой можно через приложение. Каждый переходник SolControl передает данные об использовании панелей по беспроводному соединению.

Переходник SolControl. Источник: SolPad

  • В приложении SolControl отображается количество энергии, которое генерируется каждой из панелей и накоплено в их аккумуляторах, а также информация об энергопотреблении каждого прибора. Владелец может направить энергию с конкретной панели на конкретный прибор, установку или комнату. Все устройства можно контролировать удаленно через приложение, причем оно даст вам знать, если вы оставили какой-то из приборов включенным.

Приложение SolPad. Источник: SolPad

Впечатляет, не так ли?

По прогнозам компании, финальная стоимость системы SolPad вместе с установкой окажется до 50% дешевле аналогичных систем конкурентов.

(Конечно, в расчетах для конкурентов учитывается стоимость солнечных панелей, аккумуляторов и программных средств контроля, что составляет довольно весомый пакет).

Компания говорит, что снижения затрат удалось добиться благодаря «интеграции и исключению переходных элементов», сокращению «нематериальных затрат» — к примеру, на привлечение клиентов и установку, а также отладке эффективного процесса производства.

Есть еще один приятный бонус: SolPad Mobile. Как нетрудно догадаться из названия, это мобильная, отдельно стоящая версия панели SolPad.

SolPad Mobile. Источник: SolPad

Она достаточно компактная, чтобы ее мог переносить один человек. Задняя сторона устройства устроена очень просто. Есть разъем для подключения стандартной электрической розетки (в этом случае устройство будет подавать энергию в дом). Есть разъем для соединения с другими панелями SolPad. А еще есть несколько USB-портов для зарядки телефонов и других устройств.

SolPad Mobile, вид сзади. Источник: SolPad

Любое количество таких портативных устройств можно соединить вместе для создания импровизированной микросети.

Микросеть SolPad. Источник: SolPad

Забавное дополнение: SolPad Mobile может разговаривать с вами. Устройство оснащено умным ПО и сенсорной поверхностью, так что вы можете дотронуться до него, чтобы услышать советы по правильному расположению панели для генерации максимального количества энергии, сведения о ее количестве и текущем заряде аккумуляторов.

Где это можно применять?

Во всех рекламных материалах ухоженные белые люди устанавливают SolPad Mobile на свои модные рабочие столы, однако напрашивается применение таких устройств именно в развивающихся странах, где часто не хватает надежного источника энергии.

В удаленных областях, не имеющих подключения к глобальной электросети, такие системы можно применять в качестве простого, надежного и масштабируемого источника энергии для зарядки телефонов или питания уличного освещения.

В городских районах, имеющих нестабильное подключение к сети, эти панели можно использовать в качестве запасного варианта, благодаря которому самые важные электроприборы не останутся без энергии даже в случае неполадок с основной сетью.

Полевые исследования, военные операции, госпитали в районах природных катастроф – можно придумать бесчисленное множество вариантов применения этих портативных средств выработки и хранения электроэнергии.

В SunCulture возлагают большие надежды на то, что широкие возможности интеграции и удобство использования помогут солнечной энергетике так же, как в свое время помогли персональным компьютерам, то есть смогут оправдать начальные затраты.

Окна, вырабатывающие электричество

В июле молодая компания под названием Solar Window Technologies, работающая совместно с NREL, представила окно SolarWindow. Это окно вырабатывает электроэнергию. Вот как устройство описано в пресс-релизе:

Окно SolarWindow™ производит электричество благодаря прозрачному органическому покрытию, которое тонким слоем нанесено на поверхность стекла.

Система внутренней связи SolarWindow™, собирает электричество, выработанное с помощью этих покрытий в «невидимые провода», разработанные компанией ранее.

В свою очередь, эти «невидимые провода» связывают поверхность стекла с его краями, через которые энергия попадает в электросистему дома.

«Невидимые провода» имеют «ширину около 50 микрометров» и невидимы для невооруженного глаза. В результате мы получаем обычное с виду окно с небольшой тонировкой.

Окно SolarWindow. Источник: Solar Window Technologies

В компании говорят, что их окна, в отличие от традиционных или других прозрачных фотоэлектрических панелей, работают «при естественном свете, в тени и даже внутри помещения».

Целевой областью применения для этих окон являются высокие городские здания и небоскребы, в которых SolarWindow может превосходить по отдаче обычные солнечные панели «в 50 раз» — по той простой причине, что обычные фотоэлементы можно размещать на небольшой площади на крыше, в то время как окна могут покрывать всю внешнюю поверхность здания и поглощать свет со всех возможных углов.

По заявлениям компании, такие окна окупаются за год использования. Отчасти их стоимость удалось снизить благодаря способу производства.

При изготовлении окон не требуется применять никаких методов с высокой температурой или высокой степенью вакуума (в отличие от большинства тонкопленочных солнечных панелей).

Нанесение тонкого слоя жидкости на стекло легко можно отнести к «скоростным способам производства», таким как «производство рулонным способом или из сырья в виде листов».

Рынок крупных зданий открывает большие возможности. В США на долю коммерческих зданий приходится около 40% от общих показателей энергопотребления. А использование при строительстве только таких окон позволяет покрыть потребности небоскреба на 30-50%.

Важно и то, что компания разработала покрытие, которое можно наносить на уже установленные окна, что открывает еще большие возможности по модификации существующей инфраструктуры. Для превращения уже построенных зданий в генераторы электричества не потребуются дополнительные затраты площади или пространства, и окон в зданиях намного больше, чем места на крыше.

Вот-вот вступит в свои права рынок объединенных энергосистем, с участием Tesla или без него

мысль в том, что рынок, на который нацеливается Tesla с приобретением SolarCity, будет процветать независимо от успеха конкретных продуктов Tesla.

Пока трудно сказать, станут ли успешными продуктами SolPad и SolarWindow. Но теперь, когда ученым удалось изобрести жидкие полимерные покрытия, которые позволяют превратить обычные окна в генераторы энергии, какая-то из компаний точно сможет захватить рынок.

Читайте по теме: Илон Маск и его погоня за временем

Солнечные панели становятся все дешевле и компактнее, и благодаря этому они будут интегрироваться со все большим количеством разных продуктов – крышами, окнами, дорогами, гаражами, тканью, палатками и рюкзаками. Аналогично генераторам, батареи будут становиться все более дешевыми и емкими, и будут появляться во все большем количестве мест.

В конце концов выработка и хранение энергии потребителями станет повсеместной – чем-то, что всем привычно и работает на основе городской инфраструктуры. Будет появляться все более мощное программное обеспечение для управления, распределения и сохранения энергии. 

цель Tesla на этом поле боя, как и на всех других, что привлекали эту компанию – провоцировать взросление этого сегмента рынка и приближать наступление экономичного будущего. Эти солнечные панели для установки на крыше, скорее всего, останутся лишь одним из мимолетных этапов грандиозной отрасли, и эта отрасль когда-нибудь изменит мир так же сильно, как это сделал интернет.

Источник.

Материалы по теме:

Илон Маск и его погоня за временем

Tesla не хватает денег для покупки SolarCity – WSJ

Gigafactory – завод, на котором Tesla будет творить будущее

Зачем нужны «умные инверторы»

по теме:

8 предметов бытовой техники, ломающихся просто потому, что мы не прочли инструкцию

Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

Чаще всего в поломке бытовой техники виновата лень, которая накатывает на нас при одном только взгляде на книжечку с инструкцией.

А ведь всего 20 минут, потраченных на чтение мануала, было бы достаточно, чтобы продлить срок эксплуатации техники на годы.

Мы составили список самых распространенных поломок бытовой техники, случающихся по вине пользователей, и подготовили советы, как их избежать.

AdMe.ru надеется, что в следующий раз инструкция не полетит в мусорное ведро вместе с упаковкой.

1. Стиральная машина

© depositphotos   © depositphotos  

  • Самая распространенная поломка в стиральных машинах — это выход из строя сливного насоса. Его может испортить любой мелкий мусор, выпавший из карманов, обломки металлических и пластиковых элементов декора одежды, монеты, мелкие предметы одежды, попавшие в слив. Поэтому обязательно проверяйте карманы перед загрузкой вещей в машинку и используйте мешки для стирки мелкого белья.

© depositphotos   © depositphotos  

  • Перегрузка стиральной машины грозит не только расшатыванием ножек из-за дисбаланса во время отжима, но и смещением или даже порчей ремня, благодаря которому крутится барабан. Впрочем, это может произойти и из-за неравномерно распределенного белья.

© depositphotos   © depositphotos  

  • Нагревательный элемент портится от перегрева из-за налета и накипи, которые появляются не только по вине жесткой воды, но и из-за слишком большого количества стирального порошка.
  • Резиновый уплотнитель дверцы изнашивается со временем. Это нормально. Но использование популярных самодельных средств для удаления накипи, содержащих уксус, ускоряет износ в разы. Лучше отказаться от сомнительных народных рецептов.

2. Холодильник

  • Наиболее распространенной причиной поломки холодильника до сих пор остаются горячие кастрюли с едой. Возможно, владельцам кажется, что современная техника выдержит все, но это не так: перегрузка компрессора грозит любой модели, даже самой современной.
  • Неправильное распределение продуктов или работа пустого холодильника без соответствующей настройки температуры охлаждения также грозит компрессору перегрузками. Всю необходимую информацию об этом можно найти в инструкции к вашей модели.
  • При разморозке холодильника всегда есть соблазн сковырнуть ножом слой льда. Не стоит этого делать, даже учитывая то, что испаритель покрыт слоем пенной изоляции: при повреждении испарителя такого типа придется менять всю морозилку.

3. Микроволновая печь

© depositphotos   © depositphotos  

  • Большая часть проблем возникает из-за несвоевременной замены слюдяной пластины. Заменить ее несложно (это можно сделать даже самостоятельно), но гораздо проще продлить срок ее эксплуатации. Для этого необходимо следить за чистотой и целостностью пластины и регулярно очищать ее от жира. Покрытая грязью пластина может прогореть или деформироваться от неравномерного нагрева.
  • Использование жестких губок и щеток при чистке микроволновки ведет к повреждению эмали. Если корпус выполнен не из нержавеющей стали, то он может довольно быстро проржаветь насквозь.
  • Все знают, что для разогрева еды в микроволновке нельзя использовать металлические емкости. Но следует помнить, что под запрет попадает и фарфоровая посуда с рисунком: любая краска может содержать металлы, которые под воздействием микроволн начинают искрить. Поэтому выбирайте керамику без орнамента.

4. Посудомоечная машина

© depositphotos   © MeHe  

  • Почти все проблемы с посудомоечной машиной происходят из-за небрежной очистки посуды от пищи перед загрузкой. Несмотря на фильтры, кусочки еды забивают не только слив, но и распылители на коромыслах. Из-за этого давление воды падает, и посуда практически не отмывается.
  • Жесткая вода тоже постепенно забивает отверстия в распылителях, в результате чего качество мытья посуды ухудшается. Поэтому не стоит экономить на специальных средствах для смягчения воды.
  • Не загружайте в машину посуду, которая не предназначена для мытья в посудомойке: она трескается от высоких температур, и осколок может попасть в сливной насос и блокировать крыльчатку. Вынуть его самостоятельно будет довольно сложно.

5. Пылесос

© depositphotos  

  • Ни в коем случае не используйте для моющего пылесоса обычное моющее средство вместо специального. У обычных средств для мытья пола неконтролируемое пенообразование, и пена, которая начнет лезть отовсюду, может попасть в мотор.
  • Обычный бытовой пылесос может работать без перерыва не больше 30–40 минут в день. В противном случае под воздействием высоких температур с материалом, из которого изготовлена турбина, начинают происходить необратимые изменения, что сильно сокращает срок службы турбины.
  • От сырости ржавеет металл мотора, а на лопасти налипает все больше пыли. Постепенно она собирается в тяжелый ком и затрудняет работу устройства, создавая повышенную нагрузку на пылесос.
  • Грязные фильтры и перегруженная емкость для сбора мусора также увеличивают нагрузку на прибор и негативно влияют на срок жизни турбины.

6. Кондиционер

© depositphotos   © Fedok6K  

  • Большая часть кондиционеров средней ценовой категории не приспособлена для долгой работы в режиме обогрева при зимних температурах ниже −10 °C. Такая работа повышает нагрузку на компрессор и укорачивает срок эксплуатации кондиционера. А если внешняя часть не изолирована, то конденсат в трубке смерзается в ледяную пробку, из-за которой вода начинает собираться внутри помещения.
  • Забитый пылью и мелким мусором теплообменник может стать причиной поломки кондиционера. Необходимо регулярно чистить внешний блок.
  • На крыльчатках и фильтрах кондиционера постоянно скапливаются пыль и копоть, которые уменьшают скорость потока выдуваемого воздуха, забивают дренажную систему, мешают нормальной работе охладительной системы. Это вызывает появление льда на медном трубопроводе, который при выключении кондиционера начинает таять и капать на пол.

7. Кухонные плиты

© depositphotos   © depositphotos  

  • Жидкости, содержащие сахар, не должны попадать на горячую поверхность плиты, поскольку ее неравномерное остывание приводит к появлению трещин. Подобные субстанции необходимо убирать специальным скребком сразу же, пока те не успели остыть.
  • Холодное дно кухонной утвари или капли холодной воды, оказавшиеся на горячей поверхности, тоже вызывают растрескивание стеклокерамики.
  • Неровное дно кухонной утвари часто становится причиной появления царапин или даже трещин на стеклокерамическом покрытии плит.
  • Точечные удары также могут привести к появлению трещин. Неважно, что плита запросто выдерживает вес тяжелых кастрюль: точечный удар, к примеру, металлической ложкой, может стать причиной появления трещины, которая сделает дальнейшую эксплуатацию плиты невозможной.

8. Увлажнитель воздуха

© depositphotos   © depositphotos  

  • Увлажнители воздуха нуждаются в регулярной чистке из-за минерального налета, который появляется от воды. Поэтому лучше использовать дистиллированную воду, а не водопроводную.
  • Купив увлажнитель для ароматерапии, его владельцы недоумевают, почему прибор в скором времени выходит из строя. При добавлении масла в емкость с водой портится пластик, забиваются фильтры, регулярная чистка затрудняется. У большинства моделей, предназначенных для ароматерапии, предусмотрена емкость для впитывающего материала, пропитанного маслом.

Бонус: поучительная история о пользе чтения инструкций

© depositphotos  

Резюмируя все вышесказанное, следует признать, что большая часть поломок происходит из-за несоблюдения правил эксплуатации техники. Это доказывает и забавный случай, произошедший в Ирландии с Майком Маклоулином (Mike Mc Loughlin).

Спустя 10 лет использования посудомоечной машины, которая раздражала его тем, что не вмещала большие тарелки, он узнал, что верхнюю полку можно сдвинуть вверх, тем самым освободив достаточно места для габаритной посуды.

Он написал о своем открытии в твиттере и получил тысячи комментариев со словами благодарности за столь полезную подсказку.

Майк рассказал, что недавно искал в гугле инструкцию по поводу другой проблемы и случайно наткнулся на информацию о полке.

Окна батареи. Прозрачные солнечные батареи. Работа и применение

Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

Сравнительно недавно на рынке солнечной энергии стали появляться инновационные разработки, которые предполагают применение оконных стекол в качестве солнечных батарей. Это очень перспективная технология, которая может найти применение не только в городских высотках, но и во многих иных отраслях. При этом над возможностью преобразования окон в окна батареи работает множество компаний.

Одни предлагают устанавливать тонкие полосы кремниевых фотоэлементов прямо между стеклами в стеклопакетах. По внешнему виду подобные окна батареи напоминают открытые жалюзи, в результате они не перекрывают вид из окна.

Другие предлагают использовать для окон стекла со специальным полупрозрачным покрытием. Подобный слой является активным, он преобразует световое излучение в электрическую энергию, аккумулируя в специальных полупрозрачных проводниках.

Другие предлагают наклеивать на стекло пленку, обладающую свойствами солнечной батареи.

Окна батареи в настоящее время выпускаются двух типов: на гибких подложках и на стеклянных основаниях. Но есть и другие разработки

  • Гибкие варианты напоминают тонировочную пленку, их наклеивают на прозрачные конструкции (панели остекления фасадов, окна и так далее). Их светопропускная способность составляет порядка 70%, что фактически не снижает уровня освещенности помещения. Делают их из гибкого композитного материала, который схож с пластиком.
  • Второй вариант прозрачных панелей предполагает нанесение двухслойной пленки на закаленное стекло. На закаленную стеклянную подложку (в некоторых случаях триплекс) наносится тонкая пленка аморфного кремния. На нее сверху напыляется прозрачная микропленка кремния. Микропленка преобразует ИК-лучи, а аморфный кремний — видимый спектр.
  • Ряд компаний решили не создавать полностью прозрачный фотоэлектрический элемент. Вместо этого они решили взять TLSC, то есть прозрачный люминесцентный солнечный концентратор. TLSC–материал состоит из органических солей, он поглощает невидимое глазу излучение инфракрасного и ультрафиолетового спектра, в результате оно преобразуется в инфракрасные волны некоторой длины (они также невидимы). Указанное инфракрасное излучение идет к краям пластины, где установлены тонкие полоски фотоэлектрических солнечных батарей.
  • Последней разработкой ученых является абсолютно прозрачный материал, который при поглощении солнечного света может генерировать его электричество. Материал представляет пленку из полупроводникового полимера, который насыщен углеродными «мячиками» фуллеренов. Уникальность этого материала в том, что при определенных условиях он формирует упорядоченную структуру, которая напоминает пчелиные соты при многократном приближении.

Принцип действия

  • Прозрачные пленки для окон содержат активный люминесцентный слой. Небольшие органические молекулы поглощают определенные длины волн солнечного света. При этом имеется возможность настраивать структуру под определенные длины волн. Так эти материалы могут поглощать лишь ультрафиолет и лучи с практически инфракрасной длиной волны, чтобы впоследствии «подсвечивать» иную длину волны в инфракрасном диапазоне.
  • «Светящийся» инфракрасный свет может быть преобразован в электроэнергию при помощи тонких полосок фотоэлектрических солнечных элементов батареи. Вследствие того, что указанные материалы не излучают и не поглощают свет в видимом спектре, то смотрятся они для человеческого глаза абсолютно прозрачно.
  • Совершенно новый подход в создании окна батареи демонстрирует технология создания материала, который создает электрический ток при его облучении. Происходит это так:

— Через тонкий слой материала, который находится в жидком состоянии, направляются микроскопические капли воды. — По мере остывания полимера капли равномерно распределяются по поверхности и испаряются.

— В результате создается текстура из шестиугольников, их плотность определяется скоростью испарения и определяет эффективность переноса заряда. Другими словами, чем плотнее упаковка, тем эффективнее материал.

— Нити полимера распределяются по граням шестиугольников. При этом они остаются пустыми, а сам материал выглядит практически полностью прозрачным. Однако плотно упакованные нити вдоль граней превосходно поглощают солнечный свет, а также проводят электрический ток, который в том числе создается при облучении солнечным светом материала.

Особенности

  • особенность уже создаваемых панелей заключается в применении невидимого спектра солнечных лучей, то есть его ультрафиолетовой и инфракрасной частей.
  • Поглощение и «переработка» инфракрасного излучения позволяет добиться важного достоинства — минимизация теплового воздействия. Это крайне важно для стран с жарким климатом. Именно ИК-спектр лучей приводит к нагреванию поверхностей и необходимости охлаждать их. Прозрачные панели солнечных батарей поглощают ИК-лучи, при этом не разогреваются сами. В результате можно минимизировать траты на системы охлаждения.
  • На текущий момент освоенные технологии прозрачных солнечных батарей демонстрируют малый КПД. Но с усовершенствованием технологий КПД будет повышаться. Даже малая производительность будет окупаться отсутствием необходимости поиска места установки и легкостью монтажа. Значительная площадь стеклянных конструкций, которые фактически не приносят практической пользы, позволит вырабатывать существенное количество электроэнергии.

К достоинствам можно отнести:

  • Удобство применения, нет необходимости искать дополнительное место для развертывания батарей, ведь они сами размещаются в стекле. Они не занимают места.
  • Легкость монтажа.
  • Экологичность.
  • «электростекла» отбирают часть энергии света, вследствие чего здания меньше нагреваются. Это позволяет снизить затраты на вентиляцию и кондиционирование. Особенно это актуально в странах с солнечным и жарким климатом.
  • Возможность широкого применения.

К недостаткам можно отнести:

  • Окна батареи не совершенны и многие из них забирают часть света, которое должно попасть в помещение.
  • Низкий КПД.
  • Малая распространенность.
  • Не проработанность технологий.

Окна батареи в ближайшем будущем вполне могут заменить обычные стекла в:

  • Домах и других зданиях.
  • Электронных приборах.
  • Автомобилях.

Некоторые компании уже производят стекла в небольших количествах для установки в зданиях, это японская корпорация Sharp и ряд других.

Возможности применения подобного изобретения довольно обширны, но эффективность технологии на данный момент ограничивается несовершенством технологии. Уже апробированные технологии обеспечивают всего 1%, а более продвинутые — 5-7%.

Тем не менее, перспективы прозрачных солнечных батарей обширны. Так замена дисплея смартфона или ноутбука на новый «солнечный» экран позволит существенно увеличить срок его работы без подзарядки. Города будущего смогут превратиться в экологичные электростанции без установки дополнительного оборудования — здания смогут сами себя снабжать энергией.

Смогут ли солнечные окна превратить здания в производителей энергии?

Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

Огромные площади стекольного покрытия в небоскрёбах и офисных зданиях представляют собой мощный потенциал в качестве превращения их в солнечные панели. Но основной проблемой здесь становится вопрос: могут ли специальные солнечные окна быть недорогими и эффективными для их массового внедрения в нашу жизнь?

Если вы вглядитесь в сверкающие окна американских небоскрёбов, что высятся в наших городах, то тогда становится понятной идея, что использовать эти гигантские стеклянные площади для производства солнечной электроэнергии может быть весьма привлекательным бизнесом. Только в 2009 году 437 млн.

квадратных фунтов оконных поверхностей было установлено в США в нежилых помещениях.

Такое гигантское количество солнечных стандартных панелей (если их ставить вместо стекла), позволили бы производить, по грубым подсчётам, не менее 4 гигаватт электроэнергии, что приблизительно равно всей емкости уже существующих солнечных панелей в США на сегодняшний день.

Этот значительный потенциал подводит инженеров и владельцев предприятий к все более широкому обсуждению идеи по замене стекол на солнечные панели с целью сделать из них некие мини-элетростанции. Так называемые солнечные окна – новый тренд в области, известной как встроенные в здания фото энергетические элементы.

Эта идея зиждется на понимании, что как окна не требуют 100% прозрачности, так и солнечные панели не обязательно должны быть 100% непрозрачными. Сейчас существует несколько способов, как превратить окна в девайсы, производящие электроэнергию, начиная от тончайшей силиконовой пленки и сенсибилизированного красителем солнечного элемента до микроскопических органических фотоэлементов.

Некоторые эксперты полагают, что эта отрасль балансирует на грани исчезновения, и вполне возможно, что миру так и не удастся никогда увидеть небоскрёбы, полностью покрытые солнечными панелями. Но некоторые производители обещают, с другой стороны, организовать массовое коммерческое производство солнечных окон в ближайшие годы.

Болевые точки проекта

Пока еще стоимость и технические трудности, с которыми сталкивается эта новая, «неоперившаяся» технология, возможно, может быть внедрена в лишь возвышающиеся здания заводов, которые не будут производить вредных выбросов.

Как и другие животрепещущие новинки в альтернативной энергетике, солнечные окна могли бы стать опорой экологичного будущего в ближайшие два десятилетия, но, так же они могут оказаться непрактичными и производить лишь малую толику от общей емкости солнечной энергетики.

«Самый важный здесь момент, болевая точка проекта, это возможно ли снижение цены конечного продукта и повышения электропроизводительности новых окон» — говорит известный в этой области специалист Национальной Лаборатории по Возобновляемой Энергии США Сара Куртз из штата Колорадо.

«Существует целый ворох схем развития и стратегий в этом вопросе, и именно креативность становится основной идеей этой игры. Если удастся найти такое решение, благодаря которому солнечные окна стоили бы так же, как и привычные нам обычные стеклопакеты, ну, или чуть дороже, то в таком случае однозначно бы появился смысл действовать. «Заставить» ваши окна производить электричество».

Встроенные в здания солнечные панели продвигаются на рынок медленно, но они уже кое-где «окутывают» стены, кровельное покрытие и прочие части зданий.

Младший аналитик GTM Research господин Шиао, сотрудник аналитического отдела в Кембридже, штат Массачусетс, говорит, что на рынке на данном этапе все еще представлено не более 1% (несколько сотен мегаватт за последний год) солнечной энергии.

В большинстве своем панели устанавливают на крышах зданий по всему миру, а также на чердаках. Окна с функцией выработки электроэнергии представляются более амбициозным и сложным проектом, чем обычные солнечные панели на крышах и стенах, потому что, собственно, люди СМОТРЯТ на мир через окно.

Поэтому сейчас мы можем наблюдать всего несколько примеров небоскребов, где были использованы солнечные окна. Наиболее яркий пример — Willis Tower (в прошлом ее называли Sears Tower) в Чикаго, где в 2011 году были установлены небольшие прототипы солнечных окон.

Не так давно появилось несколько технологий для солнечных окон, но пока они не приобрели большого значения.

Флагманом является одна компания, которая максимально близка к началу коммерческого выпуска продукции, а именно Новые Энергетические Технологии (New Energy Technologies), со штаб квартирой в Колумбии, штат Мэриленд.

Эта фирма разработала особую технологию напыления тончайшего слоя органического клеточного материала на поверхность стекла, прозрачность которого колеблется от 40 до 80 процентов для солнечного света, а остальной свет поглощается покрытием.

Уже подано 10 заявок на патенты. А если еще учесть, что вообще пока нет коммерческих прототипов продукции, то перспективы здесь весьма неплохие и компания раскрыла общественности некоторые детали.

Например, что технология напыления способна снизить стоимость солнечных окон весьма значительно. На данном этапе Национальной Лабораторией Возобновляемой Энергии объявлено о изобретении большого солнечного топливного элемента — площадью 170 кв. см.

, и эта разработка может значительно удешевить солнечные окна.

Несмотря на имеющийся прогресс, компания сталкивается с основной точкой преткновения в производстве и использовании солнечных окон: эффективность.

Величина, при которой солнечная панель превращает энергию солнца в электричество, важна для всех типов солнечных батарей, но особенно она важна для окон.

«Проблема в том, что свет вы видите сквозь окно, и если вы его улавливаете с целью получения электричества, то это окно перестает быть именно окном» — говорит Куртз.

Вернемся к конкретным данным: доказанная эффективность органического солнечного фотоэлемента составляет 10%, но при работе практически никогда не достигается. В то же время традиционные солнечные модули выдают электричество с эффективностью от 15 до 20%. В итоге заявленная эффективность солнечных окон в 5% вряд ли может считаться экономически оправданной.

«Давайте взглянем на это с точки зрения физика» — продолжает Куртз. «Солнечная панель, которую поместили в пустыне в оптимальном месте — где нет недостатка в солнечном свете — способна вернуть затраты в течении года. Если оставить панель там же на срок в 20 лет, то тут уже мы получаем не просто экономическую отдачу для инвестора, но и для всего общества!»

Если бы солнечные окна могли бы достичь хотя бы 1/3 эффективности привычных солнечных панелей, то тогда бы и возврат инвестиций осуществлялся бы в три раза оперативнее.

Другие эксперты полагают, что это просто вопрос времени – когда эффективность солнечных окон поднимется до искомой величины – чтобы эти окна стали объектом привлекательным в плане инвестирования.

Андреас Афинитис, профессор отделения механики Колорадского Университет в Монреале, который работает над технологиями солнечных окон, говорит, что новые, наиболее современные технологии, такие как тончайшее напыление силикона, могут стать весомым решением в краткосрочной и среднесрочной перспективе.

А в будущем более далеком, он все же делает ставку на органические материалы, которые отвечают долгосрочным планам по внедрению солнечных окон.

«Я полагаю, недалек тот день, когда рынок солнечных окон станет большим, но пока эта сфера буксует, потому что сама технология солнечных окон «прорывная», и к ней пока мало кто готов».

Олигомеры

Другая фирма, «Heliatek», что использует технологии органических солнечных элементов, расположена в Германии и уже имеет в своем ассортименте панели, что достигают 8% эффективности. Компания в качестве органических материалов использует молекулы, названные олигомерами и отдает им предпочтение в линейке привычных полимеров.

В плане производства это означает более дешевое, более понятное применение гальванических элементов.

В «Heliatek» говорят, что в течение ближайших 5 лет они смогут производить солнечные окна с гальваническим элементом и получать электричество по цене 50 центов за киловатт/час, делая солнечные окна вполне конкурентоспособными с другими технологиями, использующими энергию солнца для получения электричества.

Испанская компания «Onyx Solar» тоже предлагает ряд технологий в области солнечного стекла.

И хотя их стекла могут пропускать не более 30% солнечного света, но нужно помнить сколько света теряется впустую в самом здании! В различных вариантах, говорят в компании, их аморфно-силиконовое солнечное стекло – это такой тип гальванического элемента с тончайшим силиконовым напылением – способен дать вплоть до 9% эффективности.

Однако, все эти возможности солнечных окон не принимают во внимание несколько практических ограничений по покрытию площади зданий небоскрёбов солнечными окнами.

«Оптимальная установка солнечных окон подразумевает, что они будут смотреть на юг, и они должны быть немного наклонены.

Должен быть хороший доступ солнца, чтобы ничто не затеняло эти панели» — говорит господин Шиао, из компании «GTM Research».

«Проблема с небоскрёбами в нашем вопросе состоит в их вертикальной ориентации: существует только одна южная сторона здания, и очень высока вероятность, что рядом стоящий небоскрёб будет затенять как раз эту сторону высотки».

Подобные трудности и вызывают у Шиао и иных экспертов скептицизм по вопросу, имеют ли солнечные окна яркие перспективы. «Слишком много дизайнерских и технических трудностей, которые преодолеть, по большому счету, очень трудно, если говорить честно» — признается Шиао.

«Весь проект особо не имеет смысла, вне зависимости от стоимости. Ну, разве что, если кому-то удастся производить панели почти бесплатно или что-то типа того, и тогда, может быть, и будет смысл в установке солнечных окон на такие огромные объекты, как небоскребы».

Радужные планы

Но не все так пессимистичны и эти препятствия не особо сдерживают молодые и динамичные фирмы.

Например, «Oxford Photovoltaics» обнародовала исследование, проведенное Оксфордским Университетом, в котором компьютер смоделировал 700 футовый небоскреб в Техасе. Если покрыть его солнечными окнами, то они дадут 5,3 мегаватт электричества ежедневно.

Этого достаточно, что «запитать» энергией 165 домовладений или даст достаточно электричества небоскребу, чтобы полностью обеспечить себя освещением.

Оксфордская технология подразумевает включение в работу особенного элемента солнечных окон, который называется «сенсибилизированный красителем солнечный элемент».

Этот элемент в своей работе использует фото-электрохимический процесс для выработки электричества, что значительно удешевляет себестоимость всего проекта.

Прозрачные солнечные панели «Oxford Photovoltaics» способны выдавать 6% эффективности и компания уже намерена в ближайшее время вывести свой товар на рынок.

Где ждать прорыва?

Назир Херани, профессор в области инженерии университета в Торонто, полагает, что экономическая составляющая проекта солнечные окна может быть привлекательной для новых зданий с нулевым чистым потреблением энергии (это здания которые выдают столько же энергии за год, сколько потребляют), но не для модернизации уже введенных в эксплуатацию небоскребов. «При достаточно внимании к дизайну и при применении бесшовных технологий, вполне можно допустить, что подобные здания постепенно будут строиться в местах, где в основном возводят здания с нулевым чистым потреблением энергии. Это могут быть как города, так и сельские поселения» — рассуждает Херани.

Еще несколько компаний заявляют о будущем солнечных окон: в ближайший год-два они будут готовы вывести на рынок этот новый продукт. Они также подчеркивают, что эффективность солнечных окон будет и дальше расти, а цены снижаться, так же, как это имело и имеет место с обычными солнечными панелями.

Что же побуждает изобретателей и предпринимателей продолжать исследования и вкладывать деньги в проект солнечные окна? Огромный потенциал для сохранения и экономии энергии. Здания потребляют 41% всего американского потребление электричества, больше, чем такие отрасли, как производство и транспорт! Поэтому солнечные окна столь привлекательны.

«Я бы не стал сбрасывать со счетов эту технологию и ее возможности» — заявляет Куртз. «Когда произойдёт прорыв в индустрии солнечных окон? Я не берусь судить. Потому что нахожу это весьма опасным занятием — предсказывать будущее»

(Дейв Левитан, опубликовано 3 мая 2012г в США, перевод Михаила Берсенева )

Солнечная панель вместо окна

Окна на основе прозрачных солнечных панелей поступили на рынок

В 2012 году Sharp анонсировала новую полупрозрачную (затемненную) солнечную панель, которая предназначена для использования в балконах или в виде окон в высотных зданиях, где она может генерировать энергию, а также пропускать свет.

Изначально предполагалось использовать в качестве остекления балконов и больших зданий, фото © Sharp Japan

Предполагалось, что через тонированное стекло не будет видно помещение, и в то же время частично отражать солнечный свет, чтобы в помещении не было жарко.

Эффективность таких солнечных панелей по данным производителя составляет 6,8% при максимальной мощности 95 Вт, что является достаточно низкими показателями.

Развитие идеи

Дальнейшее развитие идеи анонсировали совсем недавно. Эту идею подхватили многие ученые и инженеры. Представьте, что окно составляет от 20% площади фасада любого строения. А это большой потенциал для исследования и хорошая возможность использовать солнечную энергию для того же жилища.

Но в первую очередь – это большой рынок незанятой ниши!

Оконный рынок самый прибыльный и конкурентный на сегодняшний день, а среднее время замены окна на новое составляет 8-10 лет.

Так начали появляться новые образцы “солнечных” стекол для производства энергии.

Такая прозрачная солнечная панель может произвести 40 процентов электроэнергии в США, заявляет Мичиганский государственный университет

Небольшая заметка в sciencedaily.com (ScienceDaily, 23 October 2017) привлекла мое внимание со следующей публикацией: Технология будущего – в Мичиганском университете впервые внедрили прозрачные солнечные модули.

Профессор Ричард Лунт (Richard Lunt) и его коллеги из МГУ впервые разработали прозрачный люминесцентный солнечный концентратор, который при размещении на окне создает солнечную энергию, не нарушая зрение.

Потенциал стекольного рынка в США, по оценкам разработчиков, от 5 до 7 миллиардов квадратных метров. Таким образом, они полагают, если заменить все стеклопакеты новыми, то они покроют потребность электроэнергии в США на 40 процентов.

Теперь можете представить потенциал рынка в России и других странах…

Возможно через десятки лет будет такая реклама

Какие я вижу преимущества:

1. Не требуется больше искать площади под установку солнечных панелей (крыши, парковка, прилегающие земли и др.).

2. Больше окно – больше энергии, которую можно также использовать на отопление дома.

3. Использовать в окнах автомобиле-, кораблестроении.

4. Запустить производство прозрачных самозаряжающихся планшетов, смартфонов и мониторов.

Только 1,5% производиться электроэнергии солнечными панелями в США, а в Европе и других странах этот показатель значительно ниже. В Германии государством субсидируются установки солнечных панелей, а излишки энергии они готовы выкупать у населения.

Как результат

Солнечное окно с двойным остеклением так звучит в заголовке:

“Исследователи создают двухпанельные солнечные окна, которые генерируют электричество с большей эффективностью и создают затенение и хорошее шумо- и теплоизоляцию.” DOE/Los Alamos National Laboratory

Эта заметка напечатана на основе публикации Кайфэн Ву (Kaifeng Wu), Хунбо Ли (Hongbo Li) и Виктор Климова, “Тандемные люминесцентные солнечные концентраторы на основе инженерных квантовых точек”, в научном журнале Nature Photonics, DOI 10.1038 / s41566-017-0070-7, 1 января 2018 года.

Все это стало возможным благодаря новой оконной архитектуре, которая использует два уровня квантовых точек, которые поглощают разные части солнечного спектра. Такой подход дополняет существующую фотогальваническую технологию, добавляя высокоэффективные солнечные коллекторы к существующим солнечным панелям или интегрируя их как полупрозрачные окна в архитектуру здания.

Ознакомиться со статьей вы можете по ссылке.

Не торопитесь менять окна в своей квартире!

Через пару десятков лет установите электротеплые окна с двойным стеклопакетом. 🙂

Это еще не все

Создано стекло, которое автоматически темнеет и светлеет в зависимости от интенсивности солнечного излучения.

© Dennis Schroeder/NREL

Ученые из NREL тоже приняли участие в гонке, кто первый сделает окно-солнечную панель, и сосредоточились на “эффекте прозрачности” оконного стекла.

Стекло темнеет и производит электричество,когда поток солнечного света проходит сквозь него, поглощая свет.

Когда поток солнечного света уменьшаешься, стекла окна превращаются в обычные прозрачные.

«Существует основополагающий компромисс между хорошим окном и хорошим солнечным модулем. Наша технология обходит его. Мы получаем солнечный модуль, когда есть солнечный свет, и у нас есть простое окно, когда его нет», – сказал Лэнс Уилер, ученый из NREL. В потемневшем состоянии стекло пропускает не более 3 % солнечного спектра, когда они прозрачные – 68 %. Эффективность преобразования солнечного света в электроэнергию составляет 11 %, что является не самым лучшим результатом на текущий момент, но достаточно хороший показатель для данной технологии.

Состав и производительность переключаемых фотоэлектрических устройств. Схема архитектуры оконного устройства PV и процесс переключения

Солнечные прозрачные элементы получаются с использованием перовскитов (редкий Земельный минерал титаната кальция, CaTiO3) и однослойных углеродных нанотрубок.

Сама технология рассказано и детализирована в научном журнале nature communications, если интересно прочитать можно по следующей ссылке

Готовый элемент реагирует на тепло солнечного света, и превращается в тонированное состояние. Изменение происходит благодаря молекулам метиламина. При нагревании, молекулы вытесняются, что приводит к потемнению устройства.

Когда солнце не светит, элемент охлаждается, и молекулы повторно поглощаются, что приводит к восстановлению прозрачности.

На испытаниях стекло смогло пройти повторяющиеся циклы тонировки и прозрачности, но после 20 циклов эффективность начала снижаться. В настоящее время команда сосредоточена на улучшении стабильности, чтобы переключение происходило без ущерба производительности.

Данная технология, может быть объеденена с предыдущими технологиями и использована также в здания и транспортные средства.

А вы что думаете по этому поводу? Оставляйте свои комментарии в постах к этой статье в группе ВК.

Если вам понравилась статья жмите на палец вверх и подписывайтесь на дзен-канал.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.