Солнечные панели разных цветов могут быть интегрированы в фасады зданий и стать эстетически интересной частью архитектуры. Технический университет Дании (DTU) сотрудничает с подрядчиком по фасадам HSHansen для документирования эффекта разноцветных фотоэлектрических элементов.
Большинство людей, вероятно, знают солнечные панели как блестящие черные стеклянные пластины, уложенные на крыше. Эффективное, но, возможно, не самое красивое решение, когда дом должен быть обеспечен устойчивой энергией . И да — это необходимо. С 2020 года, согласно директиве ЕС, для всех новых зданий должно быть обеспечено практически нулевое выделение углерода, а потребляемая ими энергия должна поступать из возобновляемых источников, расположенных рядом с домом или в самом доме.
Здесь солнечные элементы являются очевидным решением, поскольку они обеспечивают высокий выход энергии, а также стали доступными по цене. Цена упала ок. 90% за последние 10 лет. Поэтому имеет смысл также поработать с внешним видом и расположением панелей. Например, имеет смысл придать им разные цвета, даже если это снижает эффективность в разной степени, и — с точки зрения местоположения — важно использовать как можно больше поверхностей для производства требуемой возобновляемой энергии.
Все это сейчас изучается дальше в рамках проекта UnitSun, в котором участвуют исследователи из DTU совместно с консалтинговой компанией MG Solar и фасадным подрядчиком HSHansen.
Видимым выражением проекта является небольшой павильон, возведенный на поле в северной части кампуса DTU Risø. Первоначальные стены дома, обращенные к югу, востоку и западу, были удалены и заменены элементами фасада с солнечными панелями разных цветов. А внутри он полон проводов и измерительного оборудования, которое в течение следующего года обеспечит надежную базу данных для оценки того, сколько энергии вы можете получить от панелей в зависимости от цвета и местоположения.
«Как достичь наилучшего компромисса между эстетикой, выработкой энергии и ценой? Это задача, которую мы пытаемся решить для HSHansen», — говорит менеджер проекта Суне Торстейнссон, которая работает над этим случаем вместе со специальным консультантом Питером Беренсдорфом Поульсеном. и доктор философии студент Маркус Бабин.
«Нам необходимо дать достоверную оценку того, какое значение будут иметь фасадные элементы с солнечными батареями для энергии дома, чтобы выбрать их стало так же просто, как и любой другой фасадный материал».
Теплые цвета генерируют меньше энергии
Причина, по которой солнечные элементы обычно черные, заключается в том, что черный цвет поглощает весь свет и, следовательно, обеспечивает ячейку максимально возможным количеством фотонной энергии, которая может быть преобразована в электричество. Когда солнечные элементы окрашены, это может привести к снижению эффективности элементов, а потерю эффективности трудно предсказать без подробных измерений. Существуют различные технические решения для окрашивания солнечных элементов, причем некоторые из них более эффективны, чем другие. Как правило, самые эффективные растворы имеют свойство менять цветовой оттенок в зависимости от того, под каким углом вы на них смотрите.
В демонстрационном доме южная сторона покрыта обычными черными ячейками. Здесь проводятся эксперименты с расстоянием от солнечных элементов до изоляции. К западу находится белый фотоэлектрический элемент, который, как было показано, теряет около 50% энергии по сравнению с черным элементом. Существуют также панели разного цвета, в том числе кирпично-красного цвета, которые могут потребоваться для строительных проектов в определенных областях. Они теряют 20-30% энергии, а более глубокий красный цвет означает, что клетки генерируют на 40% меньше энергии. Но даже несмотря на то, что цветные солнечные панели менее эффективны, ожидается, что производство энергии сможет компенсировать дополнительные затраты , особенно потому, что весь фасадный элемент заменяет обычный элемент и даже приносит прибыль.
Солнечные панели производятся на месте
DTU давно работает с солнечными элементами, в последние годы также с теми, которые помещаются за прозрачную цветную пленку по методу, разработанному Danish Solar Energy Ltd. А в 2019 году возможности разработки новых фотогальванических решений были дополнительно усилены с открытие лаборатории, в которой исследователи могут создавать и тестировать солнечные модули всех типов и размеров.
Таким образом, испытательный дом с множеством различных элементов солнечных батарей полностью сделан в домашних условиях. А данные, генерируемые в самом доме, дополняются данными усовершенствованной измерительной системы, построенной к.т.н. студент Маркус Бабин. Здесь, используя лазерный источник света, вы можете протестировать солнечные элементы под любым углом и получить данные как о важности цветов для эффекта, так и о количестве бликов, что является очень раздражающим известным побочным эффектом обычных фотогальванических решений.
В дополнение к цветам эксперименты также проводятся с различными текстурами, такими как стекло с пескоструйной обработкой, и поверхностями, на которых покрыты серебристые полосы, отводящие ток.
HSHansen надеется, что вскоре сможет предложить встроенные модули солнечных батарей в сборных фасадных элементах, чтобы архитекторы и клиенты могли одновременно получить выигрыш в энергии и получить новый эстетический элемент для экспериментов.
«С помощью DTU мы рассчитываем составить каталог возможностей, их эффекта и их стоимости. Наши фасадные элементы уже часто проектируются с поверхностями из непрозрачного стекла, которые могут создавать специальные визуальные эффекты. И здесь это было бы, например, Вместо этого следует вставить окно с солнечными батареями, которое может даже производить энергию», — говорит Пернилле Брандструп Кьер, глава отдела HSHansen.
«С проектом UnitSun мы стремимся к тому, чтобы солнечные панели стали стандартным дополнением к нашим фасадным элементам, которые понравятся архитекторам».
