BARDEJOVSKÉ SOLÁRNE DNI 2018
Ktorá je lepšia dohoda: zavedený, bezolovnatý typ solárneho panelu alebo špičkový typ, ktorý dodáva viac energie pre danú oblasť, ale stojí viac?
Ukázalo sa, že to nie je ďaleko od jednoduchej otázky, ale tím výskumníkov na MIT a inde našiel spôsob, ako nájsť najlepšiu voľbu pre dané miesto a typ inštalácie.
Podstatné je, že v prípade strešných systémov v domácnostiach na relatívne suchých miestach by boli efektívnejšie, ale nákladnejšie panely lepšie, ale pre inštalácie na mriežke alebo pre mokré podnebie sú lepšie, ale lacnejšie panely ,
Náklady na solárne články naďalej klesajú, zatiaľ čo náklady na inštaláciu a súvisiace zariadenia zostávajú pomerne konštantné. Takže zisťovanie kompromisov súvisiacich s plánovaním novej inštalácie sa zhoršilo. Ale nová štúdia poskytuje jasný spôsob, ako odhadnúť najlepšiu technológiu pre daný projekt, tvrdia autori.
Zistenia sa uvádzajú v časopise Nature Energy, v dokumente postgraduálnej študentky MIT Sarah Sofie, docenta strojárstva Tonio Buonassisi, výskumného pracovníka I. Mariusa Petersa a troch ďalších na MIT a na slnečných spoločnostiach First Solar a Siva Power v Kalifornii.
Štúdia porovnávala dve základné odrody solárnych článkov: štandardné konštrukcie, ktoré používajú jediný typ fotovoltaického materiálu a pokročilé konštrukcie, ktoré kombinujú dva rôzne typy (nazývané tandemové bunky), aby zachytili viac energie pri slnečnom svetle.
Pre tandemové bunky výskumníci tiež porovnávali rôzne odrody: tie, v ktorých každá z dvoch buniek je spojená v sérii, nazývaná tandemové bunky s dvomi spojmi a tie, kde je každá bunka oddelene drôtová, nazývaná tandemové bunky so štyrmi jamkami.
Namiesto toho, aby sme zistili, koľko energie môže každý druh priniesť, tím analyzoval všetky súvisiace náklady na inštaláciu a prevádzku v priebehu času, aby vytvoril meranie nazývané vyrovnávané náklady na elektrickú energiu (LCOE), opatrenie, ktoré zahŕňa všetky náklady a výnosy počas celého životného cyklu systému.
"Štandardné jednosmerné bunky majú maximálny limit účinnosti okolo 30 percent," vysvetľuje Sofia, zatiaľ čo "tandemové bunky s použitím dvoch materiálov môžu mať oveľa vyššiu účinnosť, viac ako 40 percent." Zatiaľ čo vyššia účinnosť je samozrejme v princípe výhodou, "keď vytvoríte tandem, v podstate máte dve slnečné články namiesto jedného, takže je drahšie vyrábať. Takže sme chceli zistiť, či to stojí za to," hovorí.
Pre svoju analýzu sa tím zameral na tri typy prostredia - suché (Arizona), mierne (Južná Dakota) a vlhké (Florida) - pretože množstvo vodných pár vo vzduchu môže ovplyvniť to, koľko slnečného svetla dosiahne solárne články.
V každom z týchto miest porovnávali štandardné dva druhy jednokruhových solárnych článkov (telurid kadmia alebo CdTe a medi-indium-gálium-selenid alebo CIGS) s dvomi rôznymi typmi tandemových buniek, dvoch spojení alebo štyroch -junction. Preto bolo v každom prostredí študovaných celkom štyri rôzne technológie. Okrem toho študovali, ako bude ovplyvnená celková hodnota LCOE zariadení v závislosti od toho, či celkové ceny energií zostanú konštantné alebo časom klesajú, ako očakávajú mnohí analytici.
Výsledky boli trochu prekvapujúce. "Pre rezidenčné systémy sme ukázali, že štvorstupňový tandemový systém [najefektívnejšia solárna bunka dostupná] bola najlepšou voľbou bez ohľadu na umiestnenie," hovorí Sofia. Ale pri inštaláciách s užitočným rozsahom je najlepšie riešenie bunka s najnižšími výrobnými nákladmi, zistili výskumníci.
Nové zistenia by mohli byť významné pre tých, ktorí plánujú nové solárne zariadenia, hovorí Sofia. "Pre mňa ukázal, že štyri terminálové tandemové bunky mali jasnú príležitosť uspieť, nebolo zrejmé, skutočne ukazuje, že je dôležité mať vysoký energetický výnos v rezidenčnom systéme."
Ale pretože systémy inžinierskych sietí môžu rozložiť náklady na inštaláciu a riadiace systémy na mnoho ďalších panelov a pretože priestory sú v týchto zariadeniach menej obmedzené, "nikdy sme nevideli príležitosť" pre nákladnejšie a efektívnejšie bunky v takýchto zariadeniach nastavenie. V rozsiahlych poliach "pretože náklady na inštaláciu sú tak lacné, chcú len tie najlacnejšie bunky [na watt elektrickej energie]," hovorí.
Štúdia by mohla pomôcť riadiť výskumné priority v oblasti solárnej technológie, hovorí Sofia. "V tejto oblasti bolo veľa práce, bez toho, aby sme sa na to pýtali najskôr [či ekonomika skutočne zmysel]. kde by sa malo zamerať výskumné úsilie, "hovorí.
Metodológia vyvinutá týmom na porovnávanie by mala byť aplikovateľná na mnohé ďalšie porovnania solárnych technológií, nielen na konkrétne typy, ktoré si vybrali pre túto štúdiu, hovorí Sofia. "Pre tenkovrstvové technológie je to zovšeobecniteľné," hovorí.
Pretože materiály, ktoré študovali v štyroch koncových prípadoch, sú už komerčne dostupné, Sofia hovorí, že "ak by existovala spoločnosť, ktorá by mala záujem", praktické a cenovo prístupné tandemové systémy pre rezidenčné aplikácie by mohli byť potenciálne uvedené na trh pomerne rýchlo.