Плоские и сферические линзовые солнечные панели

Солнечная энергия давно используется для получения электричества. Кроме привычных панелей применяют солнечные концентраторы, состоящие из множества сферических линз. Такие устройства многократно увеличивают эффективность производительность батарей.

Существует несколько типов концентраторов на основе линз Френеля (по имени их изобретателя, Августа Френеля, который еще в 19 веке проводил опыты со стеклянными призмами). В современных системах призматические линии изготавливают из пластика методом штамповки. Их самые простые образцы в формате 8×11 стоят около 2 USD, их можно купить в канцелярских магазинах.

Солнечные концентраторы такого типа нашли применение в следующих сферах. Во-первых, их устанавливают поверх фотоэлементов солнечных панелей. Это позволяет в восемь раз усилить световой поток, а также существенно сэкономить на фотоэлементах арсенида галлия, уменьшив их количество. Во-вторых, концентраторы необходимы для обеспечения работы солнечных печей. Впервые это нашло применение в Калифорнии, в 1998 году: тогда с помощью концентраторов обеспечивался электроэнергией небольшой дом.

Ученые из Петербурга предлагают нового типа солнечные панели, при изготовлении которых использовались солнечные концентраторы. Производилось тестирование оборудования, которое показало его эффективность. Этой проблемой занимались также специалисты немецкой компанииFlatCon, которые смогли добиться увеличения эффективности оборудования на 40%, хотя на первичных испытаниях КПД не превышала 28,5%.

Масштабным внедрением линзовых солнечных панелей занималась известная компания SolFocus. Главным ее успехом стала разработка компактной модели, на производство которой требовалось меньшее, чем обычно, количество кремния. Для концентрации солнечного света использовались зеркала и линзы. Это позволяло до 500 раз увеличить получаемую извне энергию (за счет более активной эксплуатации фотоэлементов), а главное – удешевить производство электроэнергии почти на 40%. Компания SolFocus в течение 5 лет привлекла 230 млн. USD инвестиций и успешно провела несколько серьезных проектов. Однако, дальнейшая деятельность компании по неизвестным причинам остановлена.

Сферические линзы – далеко не ноу хау: еще в 70-х годах над их созданием трудились ученые США, Германии, Франции и Японии. Некоторые разработки были запатентованы. А история отечественных исследований в этом направлении уводит нас в уже далекий 1988 год: тогда в Ленинграде (нынешний Петербург) трудились над созданием концентраторов с использованием призм, сфер и линз многие ученые специально созданного научного центра.
Среди современных достижений можно отметить успех Андре Броессела, архитектора из Германии, который с помощью сферического концентратора увеличил КПД солнечной панели на 35%.

Броессел наполнил водой стеклянный шар и таким образом обнаружил, что солнечная энергия может в нем усиливаться в 10 тысяч раз. Однако, практическое использование таких моделей ограничено их значительным весом: для их установки на крыше понадобятся специальные несущие конструкции. В то же время неоспоримо их преимущество: солнечный свет будет сконцентрирован, под каким углом бы не падали на устройство его лучи. Следовательно, отпадает необходимость применения следящих за траекторией солнца устройств.
Удешевление производства солнечных панелей на основе фотоэлементов снижает спрос на сферические концентраторы. Но их способность собирать солнечный свет даже в темное время суток очень важна при необходимости осуществления круглосуточной генерации электроэнергии.

Источник

Дата публикации: 15.05.2015
4971

Тэги:

солнечные панели

Чтобы оставить комментарий, нужно Войти или Зарегистрироваться