Солнечная батарея черепица


Новые солнечные батареи в виде черепицы

Многочисленные солнечные панели, установленные на крышах зданий и сооружений, точно так же, как и спутниковые антенны, вряд ли делают эти здания эстетически привлекательными как в городах, так и в деревнях. В стремлении устранить этот недостаток, инженеры, работающие в этой области, создают новые формы фотопреобразователей, принципиально отличающиеся от традиционных. Появились покрытия из так называемых ячеек Гретцеля, из полимерных пленок, появились солнечные батареи в виде черепицы. Это решение показалось настолько удачным, что сразу несколько производителей в мире решили осваивать это направление.

Интегрированные фотоэлектрические материалы – перспективное направление фотовольтаики

Научные центры ведущих производителей элементов солнечной фотовольтаики, разрабатывая новые полупроводниковые фотоэлектропреобразователи, передали в производство новые материалы, которые позволили выйти на принципиально новые решения в энергообеспечении зданий и сооружений. Эти материалы получили название «интегрированных фотоэлектрических (ИФЭМ)». Их назначение – использование в различных конструкциях кровли, фасадов, окон. Главное отличие этих материалов от обычных заключается в том, что, если обычные стройматериалы служат для крепления на них фотоэлектрических преобразователей, то интегрированные материалы сами преобразуют энергию солнечного света в энергию электрическую.

ПХВ-мембрана с интегрированными фотоэлектрическими преобразователями

Строители, получив в свое распоряжение интегрированные материалы, смогли существенно пересмотреть свои подходы к проектированию зданий и сооружений. Во-первых, появилась возможность снизить стоимость проектируемых объектов за счет того, что не нужно упрочнять основные несущие конструкции для крепления традиционных солнечных панелей. Во-вторых, сами интегрированные материалы, имея разнообразную структуру, окраску, функциональность, прекрасно могут вписываться в любой архитектурный облик здания, являясь более привлекательными с эстетической точки зрения, нежели традиционные гелиевые панели.

Кровля зданий на базе интегрированных фотоэлектрических материалов

В результате исследований и экспериментов было установлено, что для плоских крыш целесообразней использовать рулонные интегрированные материалы с тонкопленочными фотоэлектропреобразователями. Разработка дешевой технологии получения тонкопленочных модулей на базе селенида меди и индия (CIS), а также селенида меди, индия и галлия (CIGS) открыла для строителей широкие перспективы применения этих материалов. Сейчас промышленность может выпускать гелиевые модули площадью до двух и более квадратных метров, причем эти модули могут иметь различную фактуру поверхности и практически любого цвета, при этом модули эти могут выпускаться и в виде рулонов.

Интегрированная солнечная фотомембрана Solar Roof

Эти модули без каких-либо проблем могут быть нанесены практически на любую основу и способны генерировать электрический ток достаточно высокой мощности.

У этих гибких тонкопленочных фотоэлектрических модулей есть еще одно неоспоримое преимущество перед традиционными гелиевыми панелями – их небольшой вес. Один квадратный метр такого модуля весит чуть менее пяти килограммов. При таком весе нагрузка на конструкцию кровли уменьшается более чем в пять раз по сравнению с обычными солнечными батареями. Укладка таких модулей практически не отличается от укладки обычных модулей. Отличие заключается лишь в том, что после укладки модулей требуется подключить фотопреобразователи к энергосистеме здания.

Подключение солнечной черепицы к энергосистеме дома

Это подключение может быть либо через контроллер заряда к аккумуляторной батарее, либо через сетевой инвертор напрямую к электросети. Кровли из таких модулей достаточно долговечны. Срок их эксплуатации оценивается в 30 – 40 лет. Но строительные компании на изготовленные «солнечные крыши» обычно дают гарантию на 25 лет.

Для наклонных (скатных) крыш рекомендуется использовать гелиевые модули, выполненные в виде черепицы. Это так называемая «солнечная черепица», которая внешне очень похожа на обычную гибкую битумную черепицу. Такая черепица впервые в мире была изготовлена компанией Dow Chemical Company.

Солнечная черепица компании Dow Chemical

Сейчас в мире выпускается множество видов гелиочерепицы, причем количество этих видов увеличивается очень быстро. Солнечные фотоэлектропреобразователи выпускаются в виде жестких модулей, имеющих форму и размеры обычной черепицы. Выпускаются они также в виде конструкций с полужесткой структурой и несколькими кремниевыми солнечными ячейками, с габаритами, несколько превышающими габаритные размеры обычной черепицы. Ну, а новые фотоэлектрические преобразователи на базе тонких пленок выпускаются вообще в том виде, который пожелает заказчик, но при этом по размерам и по гибкости идентичны обычной черепице.

Солнечная черепица от ведущих производителей

Как уже было сказано, самым первым производителем солнечной кровельной продукции была американская компания Dow Chemical Company, которая в 2005 году представила свои первые образцы гелиевых фотопреобразователей, выполненных под черепицу. Свое детище компания назвала «Powerhouse» - «Электростанция». Нужно отметить, что по состоянию на конец 2005 – начало 2006 годов стоимость этой черепицы была значительно выше стоимости традиционных солнечных панелей. Но очевидная перспектива широкого применения этих модулей, которые легко могут быть интегрированы практически в любую черепичную крышу, была по достоинству оценена специалистами и другими потенциальными производителями.

Американская компания Centrain Teed, будучи главным конкурентом компании Dow Chemical в изготовлении солнечной битумной черепицы, применила для производства своей продукции фотоэлектрические преобразователи Uni-Solar, которые были предложены компанией United Solar Ovonic Corporation. Эти преобразователи состоят из трехслойного аморфного кремния, причем каждый слой последовательно осаждался на гибкую металлическую подложку. Преобразователи Uni-Solar наиболее распространены сейчас у фирм-изготовителей гелиевой черепицы.

Солнечная черепица Tegosolar

Именно их использует для производства фотоэлектрической черепицы итальянский концерн Tegola Canadese S.p.A. Назвав свою солнечную продукцию «Tegosolar», концерн предложил ее не только на европейском рынке, но и в России, а также в некоторых других странах СНГ. При изготовлении черепицы концерном используется фотопреобразователь типа PVL68, максимальная выходная мощность которого равна 68 ваттам.

Строения с черепицей Tegosolar

Преобразователи Uni-Solar при этом герметично ламинируются полимерами, стойкими к механическим воздействиям. Внешняя сторона покрывается полимером Tefzel, который свободно пропускает лучи в ультрафиолетовой части спектра, а с внутренней стороны – пленкой EVA.

Насколько быстро гелиевая фотовольтаика завоевывает все новые и новые рубежи, проще всего проследить за динамикой изменения стоимости одного киловатта, вырабатываемого при преобразовании солнечной энергии в энергию электрическую. Если совсем недавно $1 за один киловатт считалась фантастической и недосягаемой ценой, то сегодня ведущие производители выпускают компоненты, генерирующие солнечное электричество по цене $0,0299 за один киловатт. И это не только традиционные солнечные кремниевые панели, но и кровельные материалы, солнечная черепица.

solarb.ru

Стеклянная и солнечная черепица - новое в технологии монтажа кровли

Уже давно никого не удивишь таким кровельным материалом как битумная черепица, металл или керамика. Но производители все время работают над разработкой и внедрением более совершенных и энергосберегающих материалов и компонентов. Так, в последние годы набирают популярность такие виды кровельного покрытия как стеклянная и фотогальваническая (солнечная) черепица.

Поскольку материалы достаточно новые на рынке, возникает ряд закономерных вопросов. Насколько выгодны данные материалы? Какова окупаемость такой крыши? И для каких климатических зон целесообразно использование данных материалов? Попробуем разобраться.

Содержание

  • чем хороша солнечная черепица
  • что может, не понравится

Стеклянная черепица: виды и особенности

Фраза французского мемуариста: «Новое — это хорошо забытое старое» как нельзя лучше подходит для стеклянной черепицы. Несмотря на то, что этот вид черепицы уже применялся в Германии в 30 годах прошлого столетия, почему - то принято считать, что стеклянная черепица появилась на рынке только в 2005 году. Ну да ладно, не будем спорить по поводу авторских прав. Что же такого особенного в данном виде черепицы?

Прежде всего, красивый внешний вид. А в сочетании со светодиодными дизайнерскими решениями из дома можно сделать произведение искусства. Кроме красоты, есть и другие достоинства. Например, такая черепица существенно повышает освещенность комнат или чердака. При этом совсем не обязательно делать всю крышу прозрачной, достаточно просто выложить своеобразное «окно».

Если говорить о технических характеристиках стеклянной черепицы, то можно выделить следующее:

  • срок эксплуатации от 40 лет;
  • ни град, ни ветер, ни тем более сильный дождь ей не опасен, поскольку выполнена она из каленого стекла;
  • вес аналогичен обычной керамической черепице;
  • хорошо стыкуется с керамической черепицей, обеспечивая однородность поверхности кровли.

Пару слов следует сказать о продукции шведской компании «SolTech Energy». Да это стеклянная черепица, но не совсем. Продукт шведов скорее напоминает комплексное решение для использования альтернативного источника энергии – солнца. Компания имеет несколько готовых решений представленных на рынке:

  • солнечные батареи (Power);
  • специальная вентиляционная система с использованием стеклянной черепицы и теплового аккумулятора (Alfa);
  • использование солнца для нагрева воды (Techo).

Не все эти решения подойдут для России, несмотря на то, что в русскоязычной части интернета заявляется обратное. Например, кровля Techo вообще разрабатывалась под климат стран средиземноморья и персидского залива. Об этом сообщает на своем сайте сам производитель.

Для южных и центральных частей нашей страны еще можно приспособить технологии Power и Alfa. И то, не понятен период самоокупаемости этих систем. Да и называть такие комплексные системы – стеклянной черепицей не совсем корректно.

Что же касается действительно стеклянной черепицы, то она присутствует на рынке страны. И уже не первый год. Например, продукция немецкой компании «Creaton». Доступна черепица и других компаний, в том числе и отечественного производителя. Поэтому есть из чего выбрать.

Делаем выводы. Стеклянная черепица цена, на которую незначительно отличается от керамических аналогов, доступна для монтажа уже сейчас.При этом укладка черепицы из стекла технологически идентична керамическим аналогам.

Солнечная или фотогальваническая черепица

Выше мы уже упоминали о солнечных батареях, скрытых под стеклянной черепицей, в линейке продукции компании «SolTech Energy». Давайте рассмотрим, что же собой представляет фотогальваническая черепица.

На данный момент технологию освоили и внедрили в производство несколько компаний. В числе лидеров итальянская компания TEGOLA предлагающая линейку продукции Tegolasolare. Эту черепицу без особых проблем можно приобрести в России, в отличие от продукции «SolTech Energy». Да и у TEGOLA - солнечная черепица, цена процентов на 40 ниже, чем у конкурентов. Поэтому целесообразно рассмотреть все за и против такой черепицы на примере Tegolasolare.

чем хороша солнечная черепица
  • малым весом, что позволяет монтировать панели практически на любой кровле;
  • прочностью и высокой устойчивостью к дождю, снегу и др. неблагоприятным атмосферным явлениям;
  • возможностью мягко «вписать» в уже обустроенную кровлю;
  • автономным источником электроэнергии.
что может, не понравится
  • низкое КПД, это касается всех солнечных батарей, они способны преобразовать всего до 14% солнечной энергии. А в северных частях страны их установка вообще не целесообразна в виду низкой интенсивности солнца;
  • для получения 1 кВт электроэнергии необходимо минимум 15 черепиц, которые займут площадь 16 – 17м2 крыши;
  • цена хотя и существенно снизилась, но тем не менее. Не всем по карману выложить 500 у.е. за одну черепицу, а для одного кВт/ч нам придется раскошелиться на 7500 у.е. И это только за элементы. А блок управления, а аккумуляторы?

Итак, можно подвести итог. Солнечная черепица, безусловно, очень хорошая идея. Проблема скорее заключается в периоде самоокупаемости такой черепицы, а судя по суммам – он далеко не маленький. Это технология себя оправдает, если иметь домик в труднодоступных местах, где подключение электроэнергии по стоимости будет сопоставимо с затратами на такую черепицу. Да еще и домик нужен поближе к экватору, хотя бы в Сочи. В любом случае это либо технологии для обеспеченных людей, либо для будущего, когда производство таких кровельных покрытий будет существенно дешевле.

Автор: Сергей и Светлана Худенцовы

strgid.ru

Солнечная черепица Tesla

Еще летом 2016 года, один из основателей и нынешний глава Tesla Motors, Илон Маск, предложил объединить компании SolarCity и Tesla Motors. Лидер в установке солнечных панелей в Калифорнии, энергетическая компания SolarCity, уже на протяжении десятка лет удерживает высокую лидерскую позицию, и сегодня занимает второе место по США.

И вот, еще до конца года, 17 ноября, состоялась результативная встреча Илона Маска с акционерами, вопрос слияния был решен положительно, и осталась лишь утрясти юридическую сторону этого грандиозного многообещающего шага.

По замыслу Маска, уже летом 2017 года потребителям будет представлена возможность купить для своих домов солнечную черепицу Solar Roof. Черепица будет представлять собой сборную солнечную панель, и по виду с земли будет очень похожа на обычную черепицу, с той лишь разницей, что теперь крыша сможет генерировать электроэнергию.

Если обычные солнечные панели с земли смотрятся не очень эстетично, то черепица Solar Roof специально изготовлена так, чтобы выглядеть более естественно, и текстуру каждый заказчик сможет выбрать на свой вкус.

Уже сейчас прогнозируется производство четырех текстур: гладкое стекло, тосканское стекло, текстурированное стекло и шифер. Если посмотреть на материал сверху — будет виден солнечный элемент. 

Черепица Solar Roof была представлена Илоном Маском 28 октября на презентации Лос-Анджелесе.

На данный момент известно, что каждый кусочек черепицы состоит из трех слоев: высокоэффективного солнечного элемента, пленки с текстурой, прозрачной для солнечного света, и защитного стекла, специально разработанного научно-техническим подразделением Tesla Motors. Защитное стекло — не обычное стекло.

Стекло высокопрочное, при этом его плотность до пяти раз ниже чем у бетона, то есть черепица Solar Roof окажется в три-пять раз легче традиционной черепицы. Еще одно важное достоинство — особый генерирующий слой, - даже при высоких температурах эффективность элемента падать не будет, а ведь это главный недостаток традиционных солнечных батарей.

Техническая сторона в подробностях не раскрывается, известно лишь, что производство стекла будет налажено на новом специализированном заводе в Баффало, совместно с компанией Panasonic.

По прогнозу Маска, стоимость такой крыши из солнечной черепицы будет ниже чем у традиционной черепичной крыши, и это без учета стоимости электроэнергии, вырабатываемой «черепичной» панелью во время дальнейшей ее эксплуатации.

Суть в том, что по замыслу разработчиков, солнечные крыши можно будет сильно удешевить, если отказаться от посредников в цепочке производитель-клиент, и продавать системы исключительно через сайт компании. Кроме того, убытки связанные с боем панелей при транспортировке исключаются в силу хотя бы прочности этого новаторского изделия.

Даже если рассмотреть стоимость крыши с нуля, то в солнечных регионах планеты черепица Solar Roof (как часть системы Tesla Solar) окупится стоимостью вырабатываемой электроэнергии, ведь это как-никак долгосрочное инвестирование.

В любом случае, установка той или иной системы солнечных панелей никогда не обходится дешево, и если устанавливать систему, то она должна быть надежной, эстетичной, эффективной и долговечной. Все это будет присуще системам Tesla Solar на базе черепицы Solar Roof.

На данный момент также известно, что для хранения электроэнергии, получаемой от солнечной черепицы, будет использоваться собственная разработка компании - батарея Powerwall 2 со встроенным инвертором. Емкость этой литий-ионной батареи составляет 14 кВт-ч, весит она 122 килограмма, и устанавливается на пол или на стену.

Гарантированный срок эксплуатации батареи — 10 лет, количество циклов заряда-разряда неограниченно. Номинальная мощность, которую можно потреблять от батареи непрерывно и безопасно — до 5 кВт. На данный момент батарея стоит 5500 долларов, и именно она будет входить в комплект Tesla Solar. Кстати, параметры этой специальной батареи для дома планируют улучшать и дальше.

Андрей Повный

electrik.info

Черепица со встроенными фотоэлементами снабжает дом электричеством и теплом

Дата публикации: 6 октября 2015

Источник: http://www.energosovet.ru/bul_stat.php?idd=522

Уникальный проект в области возобновляемых источников энергии под названием «Солнечные кровли России» представит компания «Инноватикс» на выставке CityExpo, которая пройдет 13-16 октября в Москве, на ВДНХ.

Компания «Инноватикс» разработала технологию изготовления кровельной черепицы со встроенными фотоэлементами и уже открыла опытное производство солнечной черепицы под Анапой. В рамках проекта «Солнечные кровли России», черепица со встроенными фотоэлементами, смонтированная на крыше дома под Анапой, начала давать первые киловатты автономной электроэнергии. Был сделан еще один шаг в использовании солнечной энергии, шаг к воплощению будущего в настоящем.

Первый дом с электрогенерирующей черепицей.

Солнечная черепица уложена на участке кровли частного дома площадью 28 м2, а на остальной части смонтирована рядовая черепица без солнечных фотоэлементов. Черепица красиво дополнила архитектурный замысел проектировщиков и придала дому эффектный вид. Энергетическая мощность уложенной черепицы составляет 2 кВт. Данная мощность позволяет обеспечить стабильное автономное электроснабжение газифицированного жилого дома площадью 120 м2. Фактические капитальные затраты на возведение 1 кВт установленной мощности (на данном доме), значительно ниже предельных величин установленных распоряжением Правительства РФ от 08.01.2009 № 1-р (ред. от 28.05.2013). Срок окупаемости составит 2-2,5 года. Потребитель получает и кровельное покрытие, и отсутствие платежей «за свет». Достижение реальной инвестиционной привлекательности и конкурентоспособности проекта «Солнечные кровли России» в существующей рыночной среде стало очевидным.

Компанией «Инноватикс» разработан и создан целый ряд моделей отечественной солнечной черепицы мощностью 6, 8, и 10 Вт.

Опытные образцы солнечной черепицы мощностью 6, 8, 10 Вт

Особое место занимает черепица, снабженная концентратором, мощностью 20 Вт, которая одновременно будет выдавать и электричество, и горячую воду. Во время работы солнечных элементов черепицы происходит возникновение тепла, которое по трубопроводу отбирается для нагревания воды в бойлере — накопителе. Подана заявка на патент данного изобретения. Первые опытные образцы уже прошли испытания.

Синергетический эффект инновационных решений, принятых при изготовлении черепицы, превзошел все ожидания и достиг конкурентоспособных результатов, не имеющих аналогов в мире. Российская черепица более чем в пять раз дешевле любого зарубежного генерирующего прибора на солнечной энергии в расчете на 1 кВт мощности. Как известно, стоимость солнечных элементов в готовых модулях (в солнечных батареях) достигает 50-60%. В солнечной черепице в четыре раза уменьшено количество полупроводникового материала, а за счет специальной оптической системы достигнуто более чем четырехкратная концентрация солнечного излучения. Это позволило пропорционально увеличить мощность солнечной черепицы и существенно снизить ее стоимость.

Поездка специалистов компании «Инноватикс» в апреле 2015 года на состоявшуюся в Пекине международную выставку и конференцию по солнечной энергетике еще раз показала инновационную новизну, высокую эффективность и низкую стоимость отечественных разработок. Именно поэтому, ценовая доступность позволит многим потребителям — предпринимателям, фермерам, домохозяйствам, широкому слою занятого населения решить проблемы своего энергообеспечения, особенно в отдаленных и энергодефицитных районах. А ценовое и инновационное лидерство данного продукта обеспечит успешное его продвижение и на рынках зарубежных стран.

Если система энергообеспечения дома автономна, то необходимо иметь резервный источник, например, это может быть ветряк или дизельгенератор. Если есть внешние сети, то солнечная система крыши дома может быть параллельно соединена через синхронизированный инвертор. В этом случае если потребителю вдруг недостаточно своей выработанной энергии, то автоматически происходит переключение на внешний источник и электрический счетчик начинает отсчитывать электроэнергию от электросети.

После запуска производства компания планирует изготавливать более 20 МВт солнечной черепицы в год. Также на предприятии будет производиться и рядовая черепица без солнечных фотоэлементов для обеспечения единого архитектурного замысла кровельного покрытия. Оба вида черепицы — несгораемые и экологически безопасны, имеют защиту от УФ-излучения и температурный режим эксплуатации от -40 до +80°С. Предусмотрены защитные меры солнечной кровли от снега, града, листвы, загрязнения. Для этого вдоль конька кровли, в том месте, где уложена солнечная черепица, прокладывается полудюймовая перфорированная трубка, через которую зимой подается горячая вода, она подмывает снег, и снег шапкой сползает с крыши. Солнечная черепица освобождается от снега и солнечные элементы при свете начинают генерировать электричество. Подобным же образом очищается черепица от грязи и листвы летом, но уже холодной водой.

Гарантийный срок эксплуатации черепицы увеличен до 50 лет за счет применения кремнеорганических полимеров.

altenergiya.ru


Смотрите также