IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В числе возобновляемых источников солнечная энергия постоянно увеличивает свою долю. Открытия, которые совсем недавно воспроизводились только в стенах лаборатории, сегодня уже внедряются в промышленное производство и выпускаются на рынок. Использование солнечной энергии – дело очень полезное и нужное для всего человечества. Это помогает экономить денежные средства каждому из нас и плюс к этому способствуют сохранению чистоты окружающей среды. С научной точки зрения, прозрачные солнечные панели, это как игра слов. С одной стороны они поглощают фотоны (солнечный свет) и преобразовывают их в электроны (электричество). А с другой, если материал прозрачен, то по определению это означает, что весь свет проходит через него насквозь, чтобы попасть на заднюю стенку глаза. Поэтому стеклопакеты с солнечными батареями – вполне логичный и долгожданный шаг, который не замедлили сделать американские ученые [4]

Что изобрели на сегодня

Исследователи из Мичиганского государственного университета сумели изготовить прозрачный материал, который при этом преобразует солнечный свет в электроэнергию. По сравнению с предыдущими условно-прозрачными материалами этот действительно выглядит как стекло. В новом материале используется технология "солнечного концентратора". Содержащиеся в нём органические соли поглощают невидимое (ультрафиолетовое и инфракрасное) излучение. Оказавшись внутри панели, всё излучение переходит в инфракрасный диапазон. Это излучение, отражаясь от плоскостей панели изнутри, проникает к её краям. Там его встречают узкие полоски из обыкновенных фотовольтаических панелей, которые и поглощают свет, выделяя энергию. В перспективе его можно будет поставить вместо стекла в окно жилого дома и получать дополнительную дармовую энергию, или превратить в экран смартфона/планшета, чтобы он подзаряжался самостоятельно.

Практически одновременно две компании начинают выпуск коммерческого продукта – прозрачных солнечных панелей, которыми можно заменять обычные стекла в окнах и которые способны преобразовывать часть солнечного света в электроэнергию.

По словам Суви Шарма, директора Solaria – одной из этих компаний, в современном производстве около 80% стекла расходуется на окна и только 2% – на солнечные панели. Его предприятие производит стекла с панелями в виде сэндвичей – между двумя стеклами находится прослойка фотогальванических элементов толщиной 2,5 мм, которую невозможно заметить невооружённым глазом

Рис. 1.

Одним из достоинств такого источника является то, что «электростекла» отбирают часть энергии попадающего на них света и, благодаря этому здания меньше нагреваются, снижая затраты на кондиционирование и вентиляцию. Применение таких панелей станет актуальным в странах с жарким и солнечным климатом (Австралия, Индия и др.) (см. рис.1)

Другая компания, SolarWindow Technologies, предлагает заменять уже установленные окна. Их продукция – это фотогальванические панели на основе органических пленок. На данный момент производитель не озвучивает нюансы о используемых материалах, однако уже известно, что именно такой, «пленочный» метод позволяет оснащать такими панелями существующие окна. По утверждению директора SolarWindow Technologies Джона Конклина, эффективность их технологии может обеспечить до 30% электроэнергии, необходимой для нормального функционирования здания. Правда при этом, потребуется использовать максимальное количество окон направленными на юг [6]

Аналогичную разработку представила и компания Sharp. Только в случае с японцами приходится говорить не о солнечной пленке, а уже о готовых панелях размером 138×100×1,0 см. КПД их окон, питающихся солнечной энергией, составляет более 6,5%. Модули можно использовать для остекления зданий, мансард или балконов.

Рис. 2.

Не обошлось в этом вопросе и без китайцев. Только если первые два разработчика функцию преобразования солнечной энергии в электрическую возложили на стекла, то китайская компания Corning Incorporated пошла немного иным путем. Она разработала окна, которые способны адаптироваться к погодным условиям. Достичь этого им помогла пленка оксида ванадия, которую ученые разместили между 2-мя слоями монолитного поликарбоната, сходного по своим характеристикам с обычным стеклом. Одна из функций данной пленки – рассеивание солнечного света и направление его к краям окна, где его уже поджидают фотоэлементы. Помимо генерации электрической энергии «умные» окна отвечают за отражение инфракрасного излучения при повышении температуры (см. рис. 2.) [4]

Что можно сделать

Рассматривая ситуацию, согласно проведенным исследованиям, можно заменить обычные окна в больших постройках вроде бизнес-центров, или небоскребов, или витринные окна торговых центров на такие универсальные энергосберегающие окна с батареями. Такие изменения окупят себя за несколько лет и позволят тратить меньше средств на электроэнергию (освещение, световая реклама, системы сигнализации), так как существенную часть такой энергии будут производить окна.

Список использованной литературы

1. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки

2. Volker Quaschning Understanding Renewable Energy Systems. The UK by Bath Press. Bath London, NW1 0JH, UK – 2005. C. 289

3. Gevorkian P. Альтернативные источники энергии в проектировании зданий. C. 545

4. http://altenergiya.ru/sun/colnechnye-batarei-odezhda-dlya-okon.html

5. http://electrik.info/main/news/401-kak-ustroeny-i-rabotayut-solnechnye-batarei.html

6. http://ecotechnica.com.ua/technology/204-prozrachnye-solnechnye-paneli-mogut-v-skorom-vremeni-zamenit-obychnye-okonnye-stekla.html

Код для цитирования: Скопировать