Кастомизируемые гибкие солнечные панели
Цель проекта – развитие и внедрение адаптируемых решений в сфере солнечной энергетики за счет разработки и изготовления кастомизируемых гибких фотоэлектрических модулей (солнечных панелей) на основе высокоэффективных гетероструктурных (HJT) солнечных ячеек. Разработка таких модулей осуществляется с учетом индивидуальных требований заказчиков по размеру и форме модуля, по конфигурации ячеек, по способу подключения и монтажа и т.д. Такой подход обеспечивает оптимизацию технико-экономических параметров продукции и ее широкое применение в нестандартных условиях, где не могут быть применены как традиционные стеклянные солнечные панели, так и стандартизованные гибкие модули.
Задачи проекта:
-
повышение доступности ВИЭ за счет модульных решений, максимально адаптированных под конкретные задачи;
-
снижение углеродного следа и повышение энергоэффективности за счет использования солнечной энергии как в автономных, так и гибридных системах;
-
расширение сфер применения фотоэлектрических модулей: от электропитания маломощных автономных сенсоров и приборов в экологическом мониторинге до энергоснабжения транспорта и малых архитектурных форм;
-
оптимизация материальных и кадровых ресурсов локализованного производства;
-
продвижение устойчивого подхода к энергопотреблению и генерации.
Разработка представляет собой кастомизируемые гибкие фотоэлектрические модули на основе высокоэффективных гетероструктурных кремниевых (HJT) ячеек отечественного производства, обладающие следующими качественными характеристиками:
- высокая эффективность солнечных ячеек – КПД преобразования энергии до 23,5%, низкий температурный коэффициент падения мощности, хорошая восприимчивость к рассеянному свету;
- гибкость и малый вес – модули изготавливаются с использованием тонких полимерных пленок, что позволяет изгибать их и монтировать на неплоские поверхности (предельный радиус изгиба – 30 см) и на конструкции с низкой несущей способностью (вес модулей – 2 кг/м2, удельная мощность – 95 Вт/кг);
- кастомизация под задачи – варьируемые габаритные размеры (от 150х150 до 1000х2000 мм), форма (включая нестандартные геометрии), конфигурация ячеек (размер ячеек, их последовательно-параллельное соединение в модуле), способ подключения (место вывода токоведущих шин, установка контактных коробок) и монтажа (приклеивание либо механический прижим к несущей поверхности, применение люверсов), возможность изготовления «полупрозрачных» (двусторонних) фотоэлектрических модулей;
- устойчивость к внешним условиям – применяются материалы с высокой стойкостью к УФ-излучению, влаге и механическим воздействиям;
- производственная адаптивность – технология позволяет перенастраивать производственный процесс под единичные, мелко- и крупносерийные заказы;
- экологичность жизненного цикла – в течение срока эксплуатации фотоэлектрические модули вырабатывают значительно больше энергии, чем затрачивается на их производство (оценка срока окупаемости составляет порядка нескольких лет при сроке службы до 20 лет и более, в зависимости от условий эксплуатации).
Соединение ячеек в цепочку реализуется по бесшинной технологии, адаптированной к существующей производственной линии, включая изменения в компоновке и параметрах процесса сборки. Внедрение этой технологии позволило повысить надежность и архитектурно-эстетические качества продукции.
Часть технологического оборудования была разработана и внедрена специалистами компании, что позволило реализовать возможность изготовления модулей нестандартной формы и габаритов, а также повысить эффективность сборки единичных изделий и малых серий.
В конструкции модулей применены собственные инженерные решения и ноу-хау, обеспечивающие оптимальное сочетание гибкости, прочности и надежности без ущерба для фотоэлектрических параметров.
Применяемая технология позволяет производить также «полупрозрачные» (двусторонние) гибкие фотоэлектрические модули, ранее доступные только в жестких исполнениях со стеклянным покрытием. Это расширяет спектр архитектурных и инженерных применений, сохраняя преимущества гибкости и малого веса.
Кроме того, компанией разрабатываются и патентуются решения по креплению гибких фотоэлектрических модулей, характеризующиеся высокой надежностью и возможностью демонтажа, в отличие от широко применяемого приклеивания.
В настоящее время проект находится на стадии пилотной эксплуатации и мелкосерийного производства, ориентированного на индивидуальные заказы и на актуальные запросы рынка. Большое внимание уделяется отработке решений в реальных условиях эксплуатации, накоплению статистики по эффективности и надежности предлагаемых решений.
Кастомизируемые фотоэлектрические модули уже применяются для решения таких задач, как:
- электропитание автономных датчиков в системах ЖКХ и газоснабжения;
- зарядка тяговых аккумуляторов электромобилей и пусковых аккумуляторов автомобилей с ДВС;
- зарядка портативных накопителей энергии;
- зарядка мобильных устройств.
Основной экологический эффект достигается за счет уменьшения потребления энергии от традиционных источников. Кроме того, благодаря малому весу и компактности модулей по сравнению с традиционными стеклянными солнечными панелями, существенно сокращается углеродный след при транспортировке и монтаже, а также расширяется область применения данного вида ВИЭ в сфере городской и транспортной инфраструктуры.
